[發明專利]一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀

在審

• 申請號: 202010927745.8
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112098351A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 劉錕;曹淵;王瑞峰;王貴師;梅教旭;高曉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/17;G01N21/01
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀，包括光學模塊，光聲腔模塊和數據處理模塊，其特征在于，

所述光聲腔模塊包括設置在所述光學模塊出光光路上的氣體吸收池(50)和垂直于所述出光光路設置的聲學諧振腔(60)，所述聲學諧振腔(60)的一端為開放端，所述開放端貫穿所述氣體吸收池(50)一側池壁的中部并構成固定連接，另一端為封閉端，所述封閉端設置有聲學麥克風(70)。

2.如權利要求1所述的一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀，其特征在于，所述光學模塊包括激光二極管(10)、光纖(30)、光纖準直器(31)和設置在所述氣體吸收池兩端的第一反射鏡(21)和第二反射鏡(22)，所述第一反射鏡(21)和第二反射鏡(22)與所述氣體吸收池(50)兩端設置有間隙，且第一反射鏡(21)和第二反射鏡(22)與氣體吸收池(50)中心水平共軸。

3.如權利要求1所述的一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀，其特征在于，所述數據處理模塊包括與所述聲學麥克風(70)電連接的前置放大器(81)、與所述前置放大器(81)輸出端電連接的鎖相放大器(82)和與所述鎖相放大器(82)輸出端電連接的數據采集卡(83)及數據終端處理設備(84)。

4.如權利要求2所述的一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀，其特征在于，所述第一反射鏡(21)和第二反射鏡(22)均為平凹透鏡，平凹透鏡的凹面均朝向氣體吸收池相對設置，所述平凹透鏡的另一面為平面，所述光纖準直器(31)連接在光纖(30)上，并設置在第一反射鏡(21)的平面側，所述第一反射鏡(21)上設置有通光孔供所述光纖準直器(31)的出射光光通過。

5.如權利要求3或4所述的一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀，其特征在于，所述數據處理模塊還包括設置在氣體吸收池(50)遠離光學模塊一端的光電二極管(85)，所述光電二極管(85)設置在氣體吸收池(50)的出光光路上，所述第二反射鏡(22)在出光光路上開設通孔供光線通過，所述光電二極管(85)與所述數據采集卡(83)電連接。

6.如權利要求2或3所述的一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀，其特征在于，所述光學模塊還包括激光二極管控制器(11)與信號發生器(12)，所述激光二極管(10)、激光二極管控制器(11)與信號發生器(12)依次電連接實現激光二極管(10)的調制以及穩定的光功率輸出；所述信號發生器(12)的TTL輸出端還與鎖相放大器(82)輸入端電連接提供參考信號。

7.如權利要求1所述的一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀，其特征在于，所述氣體吸收池(50)的兩端分別設置有第一窗片(51)和第二窗片(52)，所述第一窗片(51)和第二窗片(52)的大小與氣體吸收池的口徑相匹配，并封閉所述氣體吸收池(50)的兩端。

8.如權利要求2所述的一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀，其特征在于，所述激光二極管(10)發出的光束在氣體吸收池(50)內借助第一反射鏡(21)和第二反射鏡(22)多次來回反射，氣體吸收池(50)內的氣溶膠吸收光能后產生聲波信號，所述聲波信號的波長λ與所述聲學諧振腔(60)的長度L滿足λ＝4L；所述聲學諧振腔(60)封閉端與聲學麥克風(70)的連接處為聲波的波腹處，所述聲學諧振腔(60)開放端與氣體吸收池(50)的交界面為聲波的波節處。

9.如權利要求1所述的一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀，其特征在于，在滿足工作要求的前提下，所述氣體吸收池(50)的內徑設置的盡量大，方便光線的通過。

10.如權利要求1所述的一種適用于氣溶膠吸收及消光系數同步測量的光聲光譜儀，其特征在于，所述氣體吸收池(50)的內壁鍍有聚四氟乙烯膜。