[发明专利]一种可在线连续进行液体光声检测的光声池及测量方法

说明书

本发明提供了一种可在线连续进行液体光声检测的光声池及测量方法，包括池体、窗口、压板、密封圈、入液口、出液口、温度计、压电传感器、光电传感器，其中：池体为中空结构，内部用于注入被测溶液，池体的左、右两端分别安装有一个窗口、一个密封圈和一个压板；入液口和出液口分别设置在池体的侧壁上；温度计安置于池体的侧壁上，温度计的测端浸入被测溶液中；压电传感器安置于池体侧壁上，其测端浸入被测溶液中；光电传感器安装于光声池出光一端的压板内。通过对温度和光强进行补偿与修正，可以显著降低二者的影响，提高测量精度和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种光声池，具体地，涉及一种可在线连续进行液体光声检测的光声池及测量方法。

背景技术

光声光谱是光谱学的一个重要分支，是一种综合了光、热、声、电等原理技术的光谱分析新方法。用一定频率调制的光源或脉冲光源照射物质，当物质受到光照射时，物质因吸收光能而受激发，然后通过非辐射消除激发的过程使吸收的光能(全部或部分)转变为热。周期的光照调制使这部分物质及其邻近媒质热胀冷缩而产生应力(或压力)的周期性变化，因而产生声信号，此种信号称光声信号。光声信号的频率与光调制频率相同，其强度和相位则决定于物质的光学、热学、弹性和几何的特性。

目前，光声光谱法的主要应用领域为气体或粉末物质的探测与识别。典型的光声光谱测量系统主要由光源、斩波器、光声池、声敏元件(传声器)、放大器、信号处理和记录器等组成。其中，光声池既是被测物质的存放空间，又是产生光声信号的载体和转换环境。而压电传感器负责获取激光激励后产生的光声信号，对光声信号的特性具有直接的影响。因此，光声池与压电传感器是光声光谱检测系统中最为重要的核心器件，主要表现在如何提供一个优越的光声转换环境和增强光声信号的作用。

随着对激光和光声技术的深入研究发现，基于光声光谱法的液体检测灵敏度比常规的分光光度计高出2～3个数量级。因此，也愈来愈引起人们的关注。特别合适在各种流程工业，具有大量的流体在线监测需求。但是，对于液体进行光声光谱检测的难度远高于气体和固体的光声光谱检测，液体光声光谱检测对光声池及压电传感器有着不同的要求，因此相关方研究成果较少。至于能够满足在线条件下连续进行流动液体光声检测的系统与方法未见报道。

一些学者采用气体光声池的思路进行液体光声检测，例如可用于无创血糖检测的非共振双腔光声池及检测方法(2012100023752)、用于无创血糖检测的差动液体光声池组件(2012103243913)、用于无创血糖检测的单腔光声池及检测方法(2012100312150)等。但是这些方法依然是采用声音传感器检测气体的压力信号，而液体与气体之间的声耦合特性极差，液体光声效应产生的光声信号在气液两相交界面处衰减严重，导致测量灵敏度大幅度衰减。而且这种方法仅适合实验室条件下的单次测试，无法适用于各种流程工业的在线监测。

还有一些学者采用常规比色皿和外置压电传感器进行液体光声检测，例如激光光声光谱仪的配置及应用(王波，第四届废物地下处置学术研讨会论文集)。但是，被测溶液与比色皿、比色皿与压电传感器之间的耦合效率低，导致测量灵敏度有限。而且，这些方法也是仅适合实验室条件下静止液体的单次测试，无法适用于各种流程工业的在线连续监测。

另一方面，对于光声池系统而言，激励激光强度的波动与被测溶液温度的变化，都严重影响着产生的光声信号的强弱，进而影响最终的测量结果。而现有的液体光声池很少考虑这些影响因素。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可在线连续进行液体光声检测的光声池及测量方法，可以满足流程工业领域多种液体的在线监测要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的一个方面，提供一种可在线连续进行液体光声检测的光声池，包括：池体、窗口、压板、入液口、出液口、温度计、压电传感器、光电传感器，其中：

所述池体为中空结构，内部用于注入被测溶液；