[发明专利]基于金刚石微悬臂梁的气体检测系统和方法

权利要求书

1.一种基于金刚石微悬臂梁的气体检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：光源模块、调制模块、会聚模块、光声吸收池模块、金刚石微悬臂梁声学传感器模块、微弱信号放大模块、处理模块以及气体采样和回收模块，其中：

所述调制模块和所述会聚模块设置于所述光源模块与所述光声吸收池模块之间，其中，所述光声吸收池模块与所述气体采样和回收模块相连，所述金刚石微悬臂梁声学传感器模块装在所述光声吸收池模块上，所述微弱信号放大模块与所述处理模块相连；

所述光源模块用于发射激光；

所述调制模块用于调制所述激光；

所述会聚模块用于将所调制的激光进行准直会聚；

所述气体采样模块用于气体的采样；

所述光声吸收池模块用于为所采样的气体与准直会聚后的激光发生光声反应提供场所，其中，所述光声反应产生声波信号；

所述金刚石微悬臂梁声学传感器模块用于确定所述采样的气体与所述准直会聚后的激光是否发生所述光声反应，响应于所述金刚石微悬臂梁声学传感器模块确定所述采样的气体与所述准直会聚后的激光发生所述光声反应，则所述金刚石微悬臂梁声学传感器模块以及将探测到的声波信号转换为电信号以及传送给所述微弱信号放大模块；

所述微弱信号放大模块用于将电信号进行放大；

所述处理模块用于对所述放大的电信号进行分析跟处理；

所述回收模块用于回收与所述准直会聚后的激光未发生所述光声反应的所述采样的气体。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述会聚模块包括第一透镜和第二透镜，其中，所述第一透镜和第二透镜的透镜材料选用CaF₂，所述第一透镜的焦距是30mm，所述第二透镜的焦距是20mm。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源模块包括光源，其中，所述光源包括以下几种激光器之一：红外量子级联激光器、近红外DFB半导体激光器和带间级联激光器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调制模块包括光调制器，所述调制模块采用电流驱动调制，并结合波长调制技术，利用相敏检测技术方法来提高光声光谱信号的灵敏度。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光声吸收池模块包括光声池，其中，所述光声池包括有第一缓冲室、第二缓冲室、谐振腔、第一光学窗口、第二光学窗口、进气口和出气口；所述光声池采用圆柱形结构和一阶纵向模式的共振光声池。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微弱信号放大模块包括锁相放大电路。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理模块包括计算机。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述金刚石微悬臂梁声学传感器模块包括有金刚石微悬臂梁声学传感器，其中，所述金刚石微悬臂梁声学传感器包括金刚石微悬臂梁和迈克尔逊干涉仪，所述金刚石微悬臂梁采用化学气相淀积法制作，其中，所述采用化学气相淀积法制作所述金刚石微悬臂梁包括大尺寸单晶金刚石片的制作和金刚石微悬臂梁的制作。

9.一种用于如权利要求1-7之一所述的基于金刚石微悬臂梁的气体检测系统气体检测的方法，所述方法包括：

金刚石微悬臂梁声学传感器确定进入光声吸收池的采样气体与射入所述光声吸收池的激光是否发生光声反应；

响应于所述金刚石微悬臂梁声学传感器确定所述采样气体与所述激光发生所述光声反应，所述金刚石微悬臂梁声学传感器将探测到的所述光声反应产生的声波信号转换为电信号，以及传入锁相放大器，其中，所述锁相放大器将所述电信号放大，传入计算机中进行分析处理，其中，所述计算机生成所述采样气体的检测结果；

响应于所述金刚石微悬臂梁声学传感器确定所述采样气体与所述激光未发生所述光声反应，则所述采样气体经所述光声吸收池的出气口进入到气体回收装置。