[發明專利]雙光程光聲光譜探測模塊及采用該模塊的氣體濃度探測器

有效

• 申請號: 201410017636.7
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103792195A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 董磊;鄭華丹
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種雙光程光聲光譜探測模塊，包括一個由音叉式石英晶振和一對水平設置的不銹鋼毛細管組成的雙管配置石英增強光聲光譜測聲器（55）；音叉式石英晶振的一個信號輸出管腳接地，另一個信號輸出管腳輸出光聲信號；其特征在于還包括位于一個不銹鋼毛細管遠離音叉式石英晶振的端口一側的凹面反射鏡（6）；所述凹面反射鏡（6）的反射光路與雙管配置石英增強光聲光譜測聲器（55）的光軸重合。

2.一種氣體濃度探測器，包括激光器（1）以及與激光器（1）相連接的光源驅動器（15）；激光器（1）出射端通過光纖順次連接有光纖隔離器（3）和光纖聚焦器（4）；光纖聚焦器（4）的出射光路上設有一個光譜測聲裝置（5）；所述光譜測聲裝置（5）包括一個設有進氣口（53）與出氣口（54）的微型氣室（56），微型氣室（56）的側壁上沿光纖聚焦器（4）的出射光路分別設有一個入射窗口（51）和一個出射窗口（52）；還包括與光源驅動器（15）相連接的信號發生器（14）；信號發生器（14）的調制信號輸出端與光源驅動器（15）的調制端口相連接；信號發生器（14）的一個同步信號輸出端連接有第一鎖相放大器（11），第一鎖相放大器（11）的信號輸出端連接有一個數據采集卡（13），數據采集卡（13）的信號輸出端連接有計算機系統（16）；其特征在于，還包括如權利要求1所述的雙光程石英增強光聲光譜探測模塊；所述雙光程石英增強光聲光譜探測模塊的雙管配置石英增強光聲光譜測聲器（55）放置在微型氣室（56）中且雙管配置石英增強光聲光譜測聲器（55）的光軸與光纖聚焦器（4）的出射光路重合；所述凹面鏡（6）位于微型氣室（56）外部出射窗口（52）一側；音叉式石英晶振的另一個管腳連接有位于微型氣室（56）外的前置放大器（10），前置放大器（10）信號輸出端與第一鎖相放大器（11）的另一個信號輸入端相連接。

3.如權利要求2所述的氣體濃度探測裝置，其特征在于，還包括反饋系統；所述反饋系統包括一個通過光纖連接在光源（1）和光纖隔離器（3）之間的分束器（2）；分束器（2）的另一個出射端通過光纖連接有光纖準直器（7）；光纖準直器（7）出射光路上設有一個內部充有和待測氣體成分相同且濃度已知的氣體的參考池（8），參考池（8）的側壁上沿光纖準直器（7）出射光路分別設有參考池入射窗口（81）和參考池出射窗口（82）；參考池（8）的出射光路上設有一個光電探測器（9），光電探測器（9）的信號輸出端連接有一個第二鎖相放大器（12）；第二鎖相放大器（12）的信號輸出端與數據采集卡（13）的另一個信號輸入端相連接；信號發生器（14）的另一個同步信號輸出端與第二鎖相放大器（12）的另一個信號輸入端相連接；計算機系統（16）的串口控制端與光源驅動器（15）的串口控制端相連接。

4.如權利要求2或3所述的氣體濃度探測裝置，其特征在于，所述光纖聚焦器（4）出射端口與音叉式石英晶振靠近光纖聚焦器（4）的一面的間距為1±0.2cm；所述凹面反射鏡（6）的直徑為1cm，曲率半徑為50mm；凹面反射鏡（6）的鏡面與音叉式石英晶振靠近凹面反射鏡（6）的一面的間距為11.34mm或38.65mm。

5.如權利要求2或3所述的氣體濃度探測裝置，其特征在于，所述激光器（1）采用分布反饋激光器。

6.如權利要求4所述的氣體濃度探測裝置，其特征在于，所述激光器（1）采用分布反饋激光器。

7.如權利要求2或3所述的氣體濃度探測裝置，其特征在于，所述微型氣室（56）的入射窗口（51）和出射窗口（52）均由下而上向微型氣室（56）內部傾斜設置，入射窗口（51）和出射窗口（52）與豎直方向的夾角均為5~7°。

8.如權利要求4所述的氣體濃度探測裝置，其特征在于，所述微型氣室（56）的入射窗口（51）和出射窗口（52）均由下而上向微型氣室（56）內部傾斜設置，入射窗口（51）和出射窗口（52）與豎直方向的夾角均為5~7°。

9.如權利要求2或3所述的氣體濃度探測裝置，其特征在于，所述分束器（2）為1：99分束器。

10.如權利要求4所述的氣體濃度探測裝置，其特征在于，所述分束器（2）為1：99分束器。