[发明专利]一种吸收光程增强型双谐振光声光谱痕量气体检测系统

权利要求书

1.一种吸收光程增强型双谐振光声光谱痕量气体检测系统，其特征在于，包括光源模块(1)、光声谐振腔(2)、信号处理模块(3)，其中，

所述光源模块(1)，用于产生入射光；

所述光声谐振腔(2)，连接所述光源模块(1)，用于使待测痕量气体吸收所述入射光，以产生光声信号并放大所述光声信号，将放大的光声信号转化为电信号，其中，所述光声谐振腔(2)包括石英音叉(25)，用于与所述放大的光声信号发生共振，通过压电效应产生电信号；

所述信号处理模块(3)，连接所述石英音叉(25)，用于对所述电信号进行放大、互相关、分析及匹配处理以完成对所述待测痕量气体的检测；

所述光声谐振腔(2)为T型光声谐振腔；

所述光声谐振腔(2)还包括吸收腔(21)、共振腔(22)、进气口(23)、出气口(24)，其中，

所述吸收腔(21)，连接光纤(14)，用于吸收所述入射光并产生光声信号；

所述共振腔(22)，垂直设置于所述吸收腔(21)的正上方，与所述吸收腔(21)形成T形结构，还连接所述石英音叉(25)，用于对所述光声信号进行谐振放大；所述石英音叉(25)固定于所述共振腔(22)上部；

所述进气口(23)、所述出气口(24)，分别设置于所述共振腔(22)两侧的所述吸收腔(21)表面，用于将所述待测痕量气体充入或排出所述吸收腔(21)；

所述吸收腔(21)表面镀有高反射膜，所述入射光通过所述高反射膜在吸收腔(21)表面多次反射；

所述共振腔(22)的本征频率与所述石英音叉(25)的共振频率一致；所述吸收腔(21)和共振腔(22)为两个独立的腔体，所述T型光声谐振腔的共振频率由所述共振腔(22)和所述吸收腔(21)的尺寸共同决定；

所述光源模块(1)包括激光器(11)、激光控制器(12)、函数发生器(13)和光纤(14)，其中，

所述激光器(11)，用于产生激光；

所述函数发生器(13)，用于输出方波电压信号；

所述激光控制器(12)，连接所述激光器(11)和所述函数发生器(13)，用于根据所述方波电压信号控制激光的波长并对激光进行周期性的强度调制以产生所述入射光；

所述光纤(14)，连接所述激光器(11)，用于将所述入射光输入至所述光声谐振腔(2)；

所述光声谐振腔(2)将石英音叉(25)与吸收腔(21)分离，以防止激光光束在吸收腔(21)内多次反射时照射到石英音叉(25)产生噪声，增强了系统的稳定性和准确度；

所述石英音叉(25)的音叉振臂全部位于所述共振腔(22)中。

2.根据权利要求1所述的吸收光程增强型双谐振光声光谱痕量气体检测系统，其特征在于，所述吸收腔(21)和所述共振腔(22)均为圆柱体结构。

3.根据权利要求1所述的吸收光程增强型双谐振光声光谱痕量气体检测系统，其特征在于，所述吸收腔(21)的半径为0.1~10mm，长度为1~50mm。

4.根据权利要求1所述的吸收光程增强型双谐振光声光谱痕量气体检测系统，其特征在于，所述共振腔(22)的半径为0.1~10mm，长度为1~10mm。

5.根据权利要求1所述的吸收光程增强型双谐振光声光谱痕量气体检测系统，其特征在于，所述信号处理模块(3)包括前置放大器(31)、锁相放大器(32)和信息处理单元(33)，其中，

所述前置放大器(31)，连接所述石英音叉(25)，用于对所述电信号进行放大处理；

所述锁相放大器(32)，连接所述函数发生器(13)和所述前置放大器(31)，对放大后的电信号进行互相关处理；

所述信息处理单元(33)，连接所述锁相放大器(32)，用于对互相关处理后的电信号进行分析及匹配处理，以完成对所述待测痕量气体的检测。