[发明专利]一种利用光声光谱技术测量痕量气体的装置和方法

权利要求书

1.一种利用光声光谱技术测量痕量气体的装置，包括有光源、光声池、斩波器、前置放大器、锁相放大器、数字信号处理单元、光功率计，其特征在于：所述光声池的内腔由位于光声池内前、后端的缓冲气室，以及与光声池同轴并连通两缓冲气室的一阶纵向谐振腔构成，光声池池壁对应谐振腔前侧设置有与前端缓冲气室连通的进气口，光声池池壁对应谐振腔后侧设置有与后端缓冲气室连通的出气口，光声池池壁还设置有一对分别同向垂直连通至谐振腔的声孔，其中一个声孔连通至谐振腔中间位置，另一个声孔连通至谐振腔前端或后端，每个声孔中分别设置有传声器；所述光源出射光经过斩波器入射至光声池，在光声池中前端缓冲气室、谐振腔、后端缓冲室后，从光声池出射至光功率计，待测气体从光声池进气口进入光声池内前端缓冲室，经过谐振腔再进入后端缓冲室，最后从出气口流出光声池，光声池声孔中的传声器信号输出端与前置放大器输入端连接，前置放大器输出端与锁相放大器输入端连接，锁相放大器输出端与数字信号处理单元输入端连接。

2.基于权利要求1所述装置的利用光声光谱技术测量痕量气体的方法，其特征在于：光源的激励光经过斩波器调制后入射到光声池，在光声池内依次经过前端的缓冲气室、谐振腔、后端的缓冲气室后出射至光功率计，同时待测气体从光声池进气口进入光声池内前端的缓冲气室后，再经过谐振腔进入后端的缓冲气室，最后待测气体从出气口流出光声池，斩波器在一定频率下对激励光光强进行调制，调制光的波长处于被待测气体强烈吸收的波段，引起待测气体周期性的吸收光并产生弛豫，从而产生光声信号；

当光束调制频率与谐振腔的一阶共振简正模式的谐振频率达到一致时，谐振腔共振，此时利用传声器在谐振腔中间位置采集谐振腔中波腹处的光声信号驻波声场，以及在谐振腔后端位置采集谐振腔中波节处的光声信号驻波声场；

传声器将采集的信号依次经过前置放大器、锁相放大器放大处理后送入数字信号处理单元处理，在数字信号处理单元对两传声器的信号进行差分处理后，进而可得到待测气体浓度。