[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于石英微音叉光聲效應(yīng)的光聲光譜遙測(cè)方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310015264.X
• 申請(qǐng)日: 2013-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103105365A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈書(shū)海;張周強(qiáng);馬斌山;陳花玲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/17
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/17;G01N21/39
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 汪人和

1.一種基于石英微音叉光聲效應(yīng)的光聲光譜遙測(cè)方法，其特征在于，包括以下操作：

1）將波長(zhǎng)連續(xù)改變的連續(xù)光調(diào)制為光強(qiáng)按一定頻率變化的光，光強(qiáng)變化的頻率與石英微音叉的共振頻率一致，然后將該光照射到待測(cè)物體上；

2）光在待測(cè)物體上發(fā)生反射，利用凹面反射鏡來(lái)收集待測(cè)物體的反射光，并將反射光聚焦到石英微音叉上，在石英微音叉中產(chǎn)生光聲效應(yīng)，石英微音叉產(chǎn)生共振；由于被測(cè)物體對(duì)不同波長(zhǎng)的光波的吸收程度不同，石英微音叉的振幅隨入射光波長(zhǎng)的變化而發(fā)生變化；

3）將第二束光照射到石英微音叉上，光束將在石英微音叉上發(fā)生反射，反射光束的光點(diǎn)位置會(huì)隨著石英微音叉的振動(dòng)而移動(dòng)；在第二束光的反射光路中設(shè)置折疊光路，折疊光路擴(kuò)大光程，使光點(diǎn)位置移動(dòng)幅度擴(kuò)大；

4）在折疊光路的出口利用光點(diǎn)位置傳感器對(duì)光點(diǎn)位置進(jìn)行探測(cè)，將光點(diǎn)位置信號(hào)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?hào)，并對(duì)所得電信號(hào)進(jìn)行處理，得到石英微音叉與入射光波長(zhǎng)的變化所對(duì)應(yīng)的振幅，進(jìn)而獲得待測(cè)物體的吸收光譜。

2.如權(quán)利要求1所述的基于石英微音叉光聲效應(yīng)的光聲光譜遙測(cè)方法，其特征在于，根據(jù)待測(cè)物體的吸收光譜就能夠分辨出待測(cè)物體的種類(lèi)，判斷出待測(cè)物體是否為危險(xiǎn)物品。

3.如權(quán)利要求1所述的基于石英微音叉光聲效應(yīng)的光聲光譜遙測(cè)方法，其特征在于，步驟1）、步驟3）所述的光均為由激光器發(fā)射的激光。

4.如權(quán)利要求1所述的基于石英微音叉光聲效應(yīng)的光聲光譜遙測(cè)方法，其特征在于，所述將光點(diǎn)位置信號(hào)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?hào)是用光點(diǎn)位置傳感器來(lái)完成，光點(diǎn)位置傳感器根據(jù)光點(diǎn)位置的變化輸出相應(yīng)的電信號(hào)，并將電信號(hào)用放大器放大。

5.如權(quán)利要求1所述的基于石英微音叉光聲效應(yīng)的光聲光譜遙測(cè)方法，其特征在于，獲得待測(cè)物體的吸收光譜的操作為：

可變波長(zhǎng)激光器發(fā)出的光線照射到待測(cè)物體，待測(cè)物體會(huì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光波表現(xiàn)不同程度的吸收；待測(cè)物體對(duì)某一波長(zhǎng)的光波吸收程度強(qiáng)，則導(dǎo)致經(jīng)凹面鏡收集后照射到石英微音叉的光強(qiáng)減弱，結(jié)果使石英微音叉振幅減小，反之，則使石英微音叉振幅增大；

改變照射到待測(cè)物體上光的出射波長(zhǎng)，得到石英微音叉振幅隨波長(zhǎng)變化的規(guī)律，在振幅小的地方，待測(cè)物體對(duì)光的吸收強(qiáng)，振幅大的地方，待測(cè)物體對(duì)光的吸收弱，據(jù)此獲得物質(zhì)的吸收光譜。

6.如權(quán)利要求1所述的基于石英微音叉光聲效應(yīng)的光聲光譜遙測(cè)方法，其特征在于，所述的石英微音叉是采用MEMS微細(xì)加工工藝加工而得到的石英微小音叉。

7.一種基于石英微音叉光聲效應(yīng)的光聲光譜遙測(cè)裝置，其特征在于，包括波長(zhǎng)可變激光發(fā)射及光強(qiáng)調(diào)制單元、石英微音叉聚焦單元、石英微音叉振幅探測(cè)單元和信號(hào)檢測(cè)單元；

波長(zhǎng)可變激光發(fā)射及光強(qiáng)調(diào)制單元向待測(cè)物體發(fā)射波長(zhǎng)連續(xù)改變、光強(qiáng)變化頻率與石英微音叉的共振頻率一致的光；

石英微音叉聚焦單元收集待測(cè)物體的反射光，并將反射光聚焦到石英微音叉上，在石英微音叉中產(chǎn)生光聲效應(yīng)；

石英微音叉振幅探測(cè)單元將第二束光照射到石英微音叉上，并擴(kuò)大石英微音叉反射光的光程，得到反應(yīng)石英微音叉振幅的光點(diǎn)位置移動(dòng)幅度信號(hào)；

信號(hào)檢測(cè)單元將光點(diǎn)位置移動(dòng)幅度信號(hào)經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換，得到石英微音叉隨入射光波長(zhǎng)的變化所對(duì)應(yīng)的振幅，從而獲得待測(cè)物體的吸收光譜。

8.如權(quán)利要求7所述的基于石英微音叉光聲效應(yīng)的光聲光譜遙測(cè)裝置，其特征在于，所述的波長(zhǎng)可變激光發(fā)射及光強(qiáng)調(diào)制單元包括：波長(zhǎng)可變激光器、光強(qiáng)調(diào)制器，以及激光器與光調(diào)制器控制接口，光強(qiáng)調(diào)制器將波長(zhǎng)可變激光器發(fā)出的連續(xù)光調(diào)制為光強(qiáng)按一定頻率變化的激光；

所述的石英微音叉聚焦單元包括：凹面鏡和石英微音叉，凹面鏡反射收集待測(cè)物體的反射光，并將反射光聚焦到石英微音叉上；

石英微音叉振幅探測(cè)單元包括：微音叉振動(dòng)探測(cè)激光器、折疊光路和光點(diǎn)位置傳感器，微音叉振動(dòng)探測(cè)激光器將第二束光照射到石英微音叉上，折疊光路設(shè)置在石英微音叉反射第二束光的反射光路上，光點(diǎn)位置傳感器設(shè)置在折疊光路的出口處，檢測(cè)光點(diǎn)位置移動(dòng)幅度信號(hào)；

信號(hào)檢測(cè)單元包括：放大器、濾波器和檢測(cè)單元，光點(diǎn)位置傳感器將光點(diǎn)位置移動(dòng)幅度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，將電信號(hào)發(fā)送給放大器、濾波器，經(jīng)放大、濾波后，檢測(cè)單元得到石英微音叉隨入射光波長(zhǎng)的變化所對(duì)應(yīng)的振幅，進(jìn)而獲得待測(cè)物體的吸收光譜。