[發(fā)明專利]單管共軸光聲光譜測聲器及采用該測聲器的氣體探測裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610053998.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN105651374B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董磊;鄭華丹;賈鎖堂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H11/08
• 分類號(hào): G01H11/08;G01N21/17
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種單管共軸光聲光譜測聲器，其特征在于，包括單管共軸石英增強(qiáng)光聲光譜傳感組件（55）；所述單管共軸石英增強(qiáng)光聲光譜傳感組件（55）包括一個(gè)音叉式石英晶振（17）以及與音叉式石英晶振（17）相配的一個(gè)由不銹鋼毛細(xì)管制成的聲學(xué)諧振腔（18）；所述聲學(xué)諧振腔（18）垂直于音叉式石英晶振（17）的振臂側(cè)面且聲學(xué)諧振腔（18）被稱為腰部（181）的中間部分位于音叉式石英晶振（17）的振臂間隙內(nèi)；所述聲學(xué)諧振腔（18）在位于音叉式石英晶振（17）的振臂間隙內(nèi)且與兩個(gè)振臂的內(nèi)振動(dòng)面相對(duì)應(yīng)的腰部（181）側(cè)壁上開有一對(duì)左右對(duì)稱并均與聲學(xué)諧振腔（18）內(nèi)部連通的方孔（182）；方孔（182）的寬度小于音叉式石英晶振（17）振臂的厚度；所述音叉式石英晶振（17）采用共振頻率為7.2 KHz、振臂間隙為0.8mm的大音叉；音叉式石英晶振（17）振臂長度、寬度和厚度分別為10 mm, 0.9 mm和0.25 mm；所述聲學(xué)諧振腔（18）的長度為25~38mm；所述方孔（182）的高度為0.2-0.33mm，寬度為0.09mm；聲學(xué)諧振腔（18）的中心軸線與音叉式石英晶振（17）振臂頂端所在水平面的垂直距離為1.2mm。

2.如權(quán)利要求1所述的單管共軸光聲光譜測聲器，其特征在于，當(dāng)聲學(xué)諧振腔（18）的外徑小于音叉式石英晶振（17）的振臂間隙時(shí)，所述方孔（182）直接開在腰部（181）與兩個(gè)振臂的內(nèi)振動(dòng)面相對(duì)的左右兩側(cè)壁之上；當(dāng)聲學(xué)諧振腔（18）的外徑大于或等于音叉式石英晶振（17）的振臂間隙時(shí)，需要對(duì)腰部（181）的左右兩側(cè)進(jìn)行打磨，左右兩側(cè)分別打磨后形成一對(duì)對(duì)稱的凹槽結(jié)構(gòu)，使腰部（181）寬度小于振臂間隙；所述方孔（182）開在左右兩側(cè)打磨后的凹槽處，裝配條件是：聲學(xué)諧振腔內(nèi)徑﹤聲學(xué)諧振腔腰部的厚度﹤振臂間隙。

3.如權(quán)利要求1或2所述的單管共軸光聲光譜測聲器，其特征在于，還包括一個(gè)微型氣室（56），所述微型氣室（56）的側(cè)壁上沿光路分別設(shè)有一個(gè)入射窗口（51）和一個(gè)出射窗口（52）；所述單管共軸石英增強(qiáng)光聲光譜傳感組件（55）位于微型氣室（56）內(nèi)部；所述入射窗口（51）、單管共軸石英增強(qiáng)光聲光譜傳感組件（55）和出射窗口（52）順次位于同一光路上；所述微型氣室（56）上端靠近入射窗口（51）一側(cè)的位置設(shè)有進(jìn)氣口（53）；微型氣室（56）的上端靠近出射窗口（52）一側(cè)的位置設(shè)有出氣口（54）；所述音叉式石英晶振（17）以及聲學(xué)諧振腔（18）均通過設(shè)于二者下部的支座固定在微型氣室（56）的底部內(nèi)壁上；音叉式石英晶振（17）的兩個(gè)引腳均由微型氣室（56）的底部密封穿出。

4.一種氣體探測裝置，其特征在于，包括光源、順次設(shè)在光源出射光路上的透鏡組（4）、如權(quán)利要求3所述的單管共軸光聲光譜測聲器（5）以及功率計(jì)（6）；所述音叉式石英晶振（17）的第一引腳（12）連接到地線（11），音叉式石英晶振（17）的第二引腳（13）通過前置放大器（14）連接有一個(gè)鎖相放大器（15）；還包括帶有數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)算機(jī)（16）；所述鎖相放大器（15）的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的一個(gè)信號(hào)輸入端相連接；數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸入端相連接；還包括函數(shù)發(fā)生器（1），所述函數(shù)發(fā)生器（1）的一個(gè)信號(hào)輸出端與光源的驅(qū)動(dòng)端相連接，函數(shù)發(fā)生器（1）的另一個(gè)信號(hào)輸出端與鎖相放大器（15）的同步信號(hào)輸入端相連接；功率計(jì)（6）的信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)輸入端相連接；所述入射窗口（51）、單管共軸石英增強(qiáng)光聲光譜傳感組件（55）和出射窗口（52）位于透鏡組（4）的出射光路上。

5.如權(quán)利要求4所述的氣體探測裝置，其特征在于，所述光源包括DFB激光器（3）以及用于驅(qū)動(dòng)DFB激光器（3）的激光器驅(qū)動(dòng)板（2）；所述函數(shù)發(fā)生器（1）的一個(gè)信號(hào)輸出端與激光器驅(qū)動(dòng)板（2）的調(diào)制端口相連接。

6.如權(quán)利要求4或5所述的氣體探測裝置，其特征在于，微型氣室（56）的進(jìn)氣口（53）上通過管路順次連接有壓力控制器（9）和干燥劑（10）；微型氣室（56）的出氣口（54）上通過管路順次連接有氣體流量控制閥（8）和機(jī)械泵（7）。