CN112384785A - 光声检测系统 - Google Patents

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M·J·布恩卡兰特
P·R·哈里斯
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A·布兰克
J-R·卡斯蒂罗-加尔扎
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Abstract

一种光声检测系统（20）包括具有腔室（24）、脉动光源（26）、压电音叉（28）和光电传感器（30）的检测器（22）。腔室具有用于被分析物流动的入口和出口。脉动光源邻近腔室，并且可操作以沿着通过腔室的路径发射光束。音叉沿着路径布置，并且音叉中的每个可操作以发射第一传感器信号。光电传感器沿着路径布置，并且可操作以发射第二传感器信号。控制器（38）被连接以接收第一和第二传感器信号。控制器被配置成基于第一传感器信号来确定目标物种是否存在于被分析物中，并且基于第二传感器信号来确定目标物种是否存在于被分析物中。

Description

光声检测系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年5月11日提交的、申请号为62/670,188的美国申请的权益。
背景技术
出于安全目的等，检测系统能用于识别（identify）烟雾或化学品，以用于威胁事件的早期警告。作为示例，系统可被设计成将建筑物中痕量（trace amount）的烟雾颗粒识别为火灾的早期警告，将痕量的目标化学品识别为环境的毒性的早期警告或者在对人、行李、包裹或其他对象进行安全筛查（security screening）期间识别微量的空气传播物质（airborne substance）。
一种类型的检测系统是光声检测器（photoacoustic detector）。一般来说，这些类型的系统依靠光和目标物质之间的相互作用来产生能被测量并用于检测的声响应。光声检测器可包括腔室、预选频率的脉动光（pulsed light）和麦克风。周围空气（ambient air）循环通过腔室。光脉动通过腔室，并且麦克风监听声响应。光的波长或谱（spectrum）与目标物质的谱的吸收波长一致。如果目标物质存在于空气中，则该物质在光脉动期间吸收光的一部分。当这种物质吸收光时，它会加热并且导致在空气中局部压力增加。在脉冲之间，物质冷却，由此在空气中产生局部压力下降。交替的压力增加和下降表现为一种声信号，这种声信号能被麦克风听到，并用来识别该物质存在于空气中。
发明内容
根据本公开的示例的一种光声检测系统包括检测器，该检测器具有腔室和邻近该腔室的脉动光源，该腔室具有用于被分析物流动的入口和出口。脉动光源当被操作时沿着通过腔室的路径发射光束。沿着所述路径布置的多个压电音叉可操作以发射第一传感器信号。光电传感器（photosensor）沿着路径布置，并且可操作以发射第二传感器信号。控制器被连接以接收第一和第二传感器信号。控制器被配置成（a）基于第一传感器信号来确定目标物种（target species）是否存在于被分析物中，并且（b）基于第二传感器信号来确定目标物种是否存在于被分析物中。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器进一步被配置成：当有基于所述第二传感器信号的所述目标物种不存在于所述被分析物中的确定时，识别基于所述第一传感器信号的所述目标物种存在于所述被分析物中的确定是错误肯定（falsepositive）。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器被配置成响应于所述错误肯定而触发通知。
前述实施例中的任何实施例的进一步实施例包括所述路径中的分束器，所述分束器可操作以沿着相应的第一和第二分支路径将所述光束分成第一和第二次级光束。
前述实施例中的任何实施例的进一步实施例包括沿着所述第一分支路径布置的表面等离子体谐振传感器（surface plasmon resonance sensor），所述表面等离子体谐振传感器可操作以发射第三传感器信号。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器进一步被配置成：当有基于所述第三传感器信号的所述目标物种不存在于所述被分析物中的确定时，识别基于所述第一传感器信号的所述目标物种存在于所述被分析物中的确定是错误肯定。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器被配置成基于跨所述第一、第二和第三传感器信号的独特特征（distinct signature）来区分所述目标物种的化学特性（chemical identity）。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器被配置成响应于所述错误肯定而触发通知。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，多个压电音叉包括第一和第二压电音叉，所述第一压电音叉布置在所述路径的第一侧上，并且所述第二压电音叉布置在所述路径的所述第一压电音叉对面的第二相对侧上。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器包括差分放大器，所述差分放大器被连接以接收所述第一和第二压电音叉中的每个的第一传感器信号。所述差分放大器从所述第一压电音叉的第一传感器信号中减去所述第二压电音叉的第一传感器信号。所述第二压电音叉的所述第一传感器信号与所述第一压电音叉的所述第一传感器信号异相（out of phase），以产生差分传感器信号。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器被进一步配置成基于所述差分传感器信号来确定所述目标物种是否存在于所述被分析物中。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器被配置成：当有基于所述差分传感器信号的所述目标物种不存在于所述被分析物中的确定时，识别基于所述第一传感器信号的所述目标物种存在于所述被分析物中的确定是错误肯定。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器被配置成基于所述差分传感器信号来识别所述多个压电音叉是否有故障。
根据本公开的示例的一种光声检测系统包括检测器，该检测器具有可操作以沿着路径发射光束的脉动光源以及并排布置的以便沿着路径形成谐振腔的多个压电音叉。所述压电音叉中的每个具有相应的唯一谐振频率，并且所述压电音叉中的每个可操作以发射指示被分析物对所述被分析物与所述光束的相互作用的光声响应的传感器信号。控制器被连接以接收所述传感器信号。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述路径限定了中心轴线，并且所述压电音叉中的每个具有横跨所述中心轴线的第一和第二叉齿（tine）。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述第一和第二叉齿包括金和石英。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述压电音叉中的每个具有限定在所述第一和第二叉齿的尖端之间的开口，并且每个开口围绕所述中心轴线被定向（orient）在钟控位置（clocked position）。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器被配置成基于所述光声响应的强度来确定目标物种是否存在于所述被分析物中。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述控制器被配置成基于跨所述压电音叉的光声响应的谱来确定存在于所述被分析物中的目标物种的特性。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，唯一谐振频率落在所述唯一谐振频率中最大的一个和所述唯一谐振频率中最小的一个之间4 kHz的范围内。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述多个压电音叉包括第一和第二压电音叉，并且所述控制器包括差分放大器，所述差分放大器被连接以接收所述第一和第二压电音叉中的每个的传感器信号。所述差分放大器从所述第二压电音叉的传感器信号中减去所述第一压电音叉的传感器信号。所述第二压电音叉的所述传感器信号与所述第一压电音叉的所述传感器信号异相，以产生差分传感器信号，并且所述控制器基于所述差分传感器信号来确定目标物种是否存在于所述被分析物中。
根据本公开的示例的一种光声检测系统包括沿着轴线并排布置的一系列压电音叉。所述压电音叉中的每个具有唯一谐振频率，并且所述压电音叉中的每个具有横跨所述轴线的第一和第二叉齿以便形成谐振腔。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，唯一谐振频率落在所述唯一谐振频率中最大的一个和所述唯一谐振频率中最小的一个之间4 kHz的范围内。
在前述实施例中的任何实施例的进一步实施例中，所述压电音叉中的每个具有限定在所述第一和第二叉齿的尖端之间的开口，并且每个开口围绕所述轴线被定向在钟控位置。
附图说明
根据以下详细描述，本公开的各种特征和优点对本领域技术人员来说将变得显而易见。伴随详细描述的附图可简要地如下描述。
图1图示了示例光声检测系统。
图2图示了光声检测系统中音叉的示例布置。
图3图示了两个音叉的传感器信号之间的差异图。
图4图示了另一个示例光声检测系统。
图5图示了图4的系统的表面等离子体传感器。
图6图示了示例压电声传感器。
图7图示了图5的传感器的压电音叉。
具体实施方式
图1示意性地图示了示例光声检测系统20（“系统20”）。如将从本文中的示例中领会到的，系统20能通过减少错误肯定而以增强的敏感性和可靠性快速地执行检测。
系统20包括由腔室24、脉动（调制）光源26、压电音叉28和光电传感器30组成的检测器22。腔室24具有用于被分析物（诸如但不限于周围空气）流动的入口24a和出口24b。作为示例，系统20是利用流体推进器（例如，风扇、鼓风机或压缩机）来收集被分析物并将被分析物从感兴趣的区域递送到入口24a的抽吸系统（aspirating system）。可选地，可在入口24a的上游使用一个或多个过滤器来移除微粒。
脉动光源26邻近腔室24。光源26当被操作时沿着通过腔室24的路径32发射光束B。可选地，谐振器管33可沿着路径32布置，以放大本文中稍后描述的声响应的谐振。光源26可被控制成发射在离散波长和/或频率的范围内的光。作为示例，光源26是发光二极管（LED）或激光器，其能发射能以受控的方式跨波长的范围和频率的范围以受控的方式改变的波长的光束。如本文中所用的，“光”可指的是可见光谱以及近红外、红外和紫外区域中的波长。例如，光源26能跨波长和/或频率的范围扫描。在另外的示例中，光源26能生成宽带光或者能生成窄带光。在另一个示例中，光源发射1000 nm至25000 nm波长范围内的光。波长范围能通过过滤器来调整，或者光源能被选择成生成具有落入波长范围内的10nm或更小谱宽度的光。光源还能被控制成生成与目标物种匹配的多个离散波长，以改进敏感性和选择性。
压电音叉28沿着路径32布置。在该示例中，存在具有相等谐振频率的第一压电音叉28a和第二压电音叉28b。压电音叉28a、28b的制作材料可以是石英、锆钛酸铅（PZT）、罗谢尔盐（Rochelle salt）或其他高压电响应电材料。第一音叉28a被布置在路径32的第一侧32a上，并且第二音叉28b被布置在路径32的第一音叉28a对面的第二相对侧上。
在没有谐振器33的情况下，最佳几何形状出现在光束B穿过压电音叉28a、28b的腿（leg）的地方，其中压电音叉28a、28b将与光束B位于一直线上。当使用谐振器33和两个压电音叉28a、28b时，如图1中的示例中所示，将它们正好对准谐振器33中心的外部在几何上是有利的。当谐振器与一个音叉一起使用时，音叉被放置在谐振器的两半之间，并且光穿过音叉的腿。但是，如果两个音叉被放置在两半之间，则谐振器的两半被进一步分开，这降低耦合，并导致敏感性损失。如图2中所示，光束B在压电音叉28a、28b之间通过。备选地，压电音叉28a、28b可能与光束B对准，使得光束B穿过压电音叉28a、28b两者，例如，光束穿过音叉28a、28b中的每个的叉。使用两个压电音叉28a、28b（或更多）而不是仅仅一个是有利的，以便能够实现在能使用差分检测技术的情况下周围振动的抑制。来自每个压电音叉28a、28b的信号可彼此异相，使得当减去信号时，噪声被减去，但是光声信号没有被减去。例如，信号可能异相180度，在这种情况下，与一个音叉相比，该信号将被放大到2倍（并且本底噪声将被降低）。
压电音叉28a、28b在相应的连接34、36处通信地连接，以便与控制器38通信。要理解，本文中的通信连接或通信可指的是光连接、有线连接、无线连接或它们的连接组合。压电音叉28a、28b可操作以发射第一传感器信号，所述第一传感器信号由控制器38接收。与诸如驻极体麦克风的声换能器相对，压电音叉的使用能有利地减小系统20的尺寸。
光电传感器30也沿着路径32布置。在该示例中，路径32是线性的，并且从而光电传感器30被布置在离开光源26的直线上。备选地，经由镜子的使用，该路径可以是非线性的，使得光电传感器30将被布置在离开光源26的间接线（indirect line）上。光电传感器30可以是固态传感器，诸如但不限于光电二极管、双极光电晶体管、光敏场效应晶体管等。光电传感器30在40处与控制器38通信地连接，并且可操作以向控制器38发射第二传感器信号。
控制器38可包括硬件（例如，一个或多个微处理器和存储器）、软件或两者，它们被配置（例如，编程）成实行本文中描述的功能性。在该示例中，控制器38被配置成（a）基于第一传感器信号来确定目标物种是否存在于被分析物中；以及（b）通过基于第二传感器信号（即，冗余（redundancy））来独立地确定目标物种是否存在于被分析物中来识别确定（a）中的错误肯定。这两个确定在本文中可分别被称为存在确定和错误肯定确定。
控制器38被配置成通过目标物种的光声响应，使用来自压电音叉28的第一传感器信号做出存在确定。例如，控制器38包括在42处通信地连接到光源26的光源调制单元38a。通过调制单元38a，控制器38能控制光源26的操作，并且从而控制光束B关于频率和脉冲频率中的一个或多个的特点。波长的控制也能由调制单元38a控制，但是其本身不能改变光的波长。为了改变波长，可使用过滤器并且将其从宽带光源或具有窄带光的可调谐激光器装置（例如，使用Littman配置）切换出来。调制单元38a还可使用来自光电传感器30的反馈（通过连接40接收）来控制光源26操作，并将光束B调制到选定的波长和/或频率。
在一个示例中，调制单元38a包括能够产生TTL信号的FPGA或微处理器。该TTL信号被用于驱动开关，该开关以音叉28a、28b和/或谐振器33的谐振频率（以给定的占空比，例如50％）使光源26脉动。附加地，可有用于给光源26供电的一个或多个激光器驱动器芯片，并且TTL信号同样能被发送到（一个或多个）激光器驱动器芯片以使光源26脉动。
控制器38使光源26发射具有目标物种的吸收带的频率的光束B，目标物种诸如但不限于羰基化合物、硅烷、氰酸盐、一氧化碳、碳氢化合物和硫化物（例如，H2S），它们可能存在于有毒气体、气溶胶、微粒或这些的混合物中。光束B也以对应于压电音叉28的谐振频率的脉冲频率脉动。例如，如果第一音叉28a和第二音叉28b具有19 kHz的相等谐振频率，则光束B能以19 kHz的脉冲频率脉动。
如果被分析物含有目标物种，则目标物种将吸收光束B的一部分并发射声响应，其使音叉28a、28b谐振，并且从而导致第一传感器信号的改变高于基线或背景信号。
控制器38包括分析单元38b，该分析单元在44处经由通信连接40与调制单元38a和光电传感器30通信地连接。作为示例，分析单元38b可包括用于处理第一传感器信号并做出存在确定的一个或多个算法。例如，如果第一传感器信号超过高于背景信号的阈值，则分析单元38b做出目标物种存在的肯定存在确定。
光电传感器30提供了一种用于独立地识别目标物种是否存在于被分析物中的来自音叉28a、28b的错误肯定的机制。作为示例，目标物种散射光束B的一部分，与基线或背景信号相比，降低了接收到光电传感器30中的光的强度。分析单元38b识别低于预确定的阈值的强度降低，以做出肯定存在确定。低于阈值的强度指示肯定存在确定。如果第二传感器信号指示肯定存在确定，则将该肯定存在确定与根据压电音叉28a、28b的第一信号做出的存在确定进行比较，以识别是否有故障。如果有来自压电音叉28a、28b的否定存在确定，但是有来自光电传感器30的肯定存在确定，则控制器38触发故障。如果有来自压电音叉28a、28b的肯定存在确定，但是有来自光电传感器30的否定存在确定，则控制器38触发故障，并生成通知信号。
分析单元38b还能被配置有一个或多个算法，以确定检测到的目标物种的浓度。例如，目标物种的声响应的幅度（magnitude）与被分析物中目标物种的浓度成比例。因此，例如，分析单元38b能使用第一传感器信号的幅度通过将第一传感器信号与控制器38存储器中的查找表（或其他存储的数据格式）进行比较来确定浓度。查找表可具有将第一传感器信号的级别映射到浓度级别的预确定的相关性信息。
在该示例中，控制器38包括差分放大器38c，该差分放大器在34和36处通信地连接到相应的第一压电音叉28a和第二压电音叉28b，以接收第一压电音叉28a和第二压电音叉28b中的每个的第一传感器信号。差分放大器38c也在46处通信地连接到分析单元38b。差分放大器38c从第一压电音叉28a的第一传感器信号中减去第二压电音叉28b的第一传感器信号。第二压电音叉28b的第一传感器信号与第一压电音叉28a的第一传感器信号异相。差分放大器产生差分传感器信号，控制器38的分析单元38b可使用该差分传感器信号来确定目标物种是否存在于被分析物中。也就是说，这两个音叉28a、28b都用于感测被分析物（而不是一个在参考环境中），由此增加敏感性，同时减去背景。在另外的示例中，传感器信号被放大并且然后被发送到差分放大器，允许监测每个信号并检查被污染/有故障的音叉。为了识别被污染的或有故障的音叉，信号可随着时间被监测，并相对基线信号级别定期进行检查。与基线信号级别的偏差可触发故障。
在图3中的曲线图中描绘了差分信号的示例。线48表示第一压电音叉28a的第一传感器信号。线50表示第二压电音叉28b的第一传感器信号，以及线52表示差分传感器信号。这种差分移除了信号的背景部分，导致增强的信噪比，这又能够实现目标物种检测的更好的敏感性。作为示例，诸如硫化氢的目标物种可被检测到1 ppm的级别。
图4图示了另一个示例光声检测系统120。在本公开中，在适当的地方，相似的附图标记标示相似的元件，并且外加100或其倍数的附图标记标示被理解为并入对应元件的相同特征和益处的修改元件。在该示例中，系统120的检测器122具有包括多个压电音叉128的声传感器60。压电音叉128在134a、134b、136a和136b处连接到控制器138的分析单元138b。尽管示出了四个压电音叉128，但是可备选地有更少或附加的压电音叉128。
系统120在路径32中进一步包括分束器62。当光束B被发射时，分束器62可操作以沿着相应的第一分支路径32c和第二分支路径32d将光束B分成第一次级光束B1和第二次级光束B2。基于表面等离子体谐振的传感器64沿着第一分支路径32c布置，并且光电传感器30沿着第二分支通道32d布置。表面等离子体谐振传感器64在66处通信地连接到控制器138的分析单元138b，并且可操作以发射第三传感器信号。表面等离子体谐振传感器64提供了用于独立确定目标物种是否存在于被分析物中的附加（对光电传感器30的）机制。
图5图示了表面等离子体谐振传感器64的示例。表面等离子体谐振传感器64包括棱镜68，该棱镜在第一面68a上涂覆有薄金属膜70，诸如金涂层。棱镜68被定位成将光束B反射到光电传感器72。
金属膜被暴露于腔室24中的被分析物。光束B通过第二面68b进入棱镜68，并以入射角R1朝向棱镜68与金属膜70的界面传播。光束B激发金属膜中的表面等离子体激元（surface plasmon polariton），并以谐振角R2从界面反射出去。如果被分析物含有目标物种，则由于介电常数的变化，目标物种与金属膜的结合导致谐振角R2的变化，由此降低光束B的强度。光电传感器72被用于监测光束B强度，并将第三传感器信号发射到控制器138以用于分析。如将领会到的，表面等离子体谐振传感器和装置是已知的，并且可使用其他类型的表面等离子体传感器和技术。
控制器138的分析单元138b处理第三传感器信号，以独立地识别依据压电音叉128做出的错误肯定确定。作为示例，如果第三传感器信号超过高于背景信号的阈值，则分析单元138b做出目标物种存在的肯定存在确定。然后，可将这个肯定存在确定与根据压电音叉128的第一信号做出的存在确定进行比较，以识别是否有故障。如果有来自压电音叉128的否定存在确定，但是有来自表面等离子体谐振传感器64的肯定存在确定，则控制器138触发故障。如果有来自压电音叉128的肯定存在确定，但是有来自表面等离子体谐振传感器64的否定存在确定，则控制器138触发故障，并生成通知信号。从而，表面等离子体谐振传感器64向光电传感器30提供了另一级别的冗余。
在另外的示例中，控制器138还被配置成基于跨第一、第二和第三传感器信号的独特特征来区分目标物种的化学特性。例如，诸如但不限于硫化氢（H2S）的目标物种可具有相近的化学类似物，它们在压电音叉128（或图1中的28a、28b）中产生类似但不相同的响应。同样，类似物可在表面等离子体谐振传感器64和光电传感器30中产生类似但不相同的响应。为了区分类似物，控制器138编译跨压电音叉128、表面等离子体谐振传感器64和光电传感器30的响应，以产生每个类似物的特征指纹（signature thumbprint）。然后可将类似物的特征与特征的库进行比较，以识别目标物种是哪种类似物。附加地或备选地，跨压电音叉128、表面等离子体谐振传感器64和光电传感器30的响应能被输入到神经网络中，以构建用于识别和区分类似物的基础（foundation）。
在另外的示例中，系统120还被配置用于可调谐二极管激光器吸收光谱学（TDLAS）。TDLAS涉及在目标物种的吸收谱中的单个频率或波数的吸收。控制器138调谐光源26以发射具有特定频率或波数的波长的光束B。光束B未被吸收的部分（即，透射的部分）在光电传感器30处被接收，并且能与基线或背景进行比较以确定强度。根据比尔-朗伯定律（Beer-Lambert law），强度与浓度相关。控制器138从而能使用存储在存储器中的查找表（或其他存储的数据格式）来确定给定强度的浓度。作为示例，该浓度能被用于早期警告，用于验证根据声传感器60确定的浓度，或者两者。
图6图示了声传感器160的另一个示例，其能被用于系统20或120中，分别代替音叉28和声传感器60。在该示例中，声传感器160包括一系列压电音叉228，所述压电音叉228包括压电音叉228n至228n+x，其中n=1并且x至少是2、至少是5、至少是10或至少是14。压电音叉228沿着轴线A并排布置，该轴线在系统120中与路径32同轴。
图7图示了压电音叉228之一的代表性示例。每个压电音叉228具有第一叉齿74和第二叉齿76，它们从基部78延伸到叉齿74、76的相应尖端74a、76a。在该示例中，叉齿74、76是半圆形的。备选地，叉齿74、76可能是正方形、矩形或其他几何形状，只要它们一起形成具有调谐到叉齿的谐振频率的谐振频率（或调谐到谐振器腔室的叉齿的谐振频率）的谐振器腔室。
在尖端74a、76b之间有开口80。叉齿74、76横跨轴线A，以便形成谐振腔82（也参见图6）的一部分。开口80围绕轴线A被定向在钟控位置，以便保持谐振腔82。钟控位置是开口80相对于邻近开口80的定向。钟控位置能由两个开口80之间相对于参考定向的旋转角度来描述。如果开口80没有被钟控，则谐振腔82将是不太灵敏的，因为连续的圆柱形几何形状将被一个大的连续间隙损害。作为保护连续圆柱形几何形状的附加措施，开口80应该尽可能小并且是隔离的。
叉齿74、76的调谐可通过改变由两种不同材料（导体和压电体，例如金和石英）组成的腿的相应部分的长度来实现。谐振腔82具有长度L和内部直径D（图6）。长度L等于压电音叉228的叉齿宽度之和以及沿着轴线A的轴向上的间隙90之和。压电音叉228中的每个具有唯一谐振频率。在这方面，每个压电音叉228具有叉齿74、76从基部78延伸的叉齿长度、在压电音叉228的横向侧84、86之间的叉齿宽度以及开口80的尖端间隙尺寸。压电音叉228之间的叉齿长度、叉齿宽度和尖端间隙尺寸可不同，以提供唯一谐振频率。谐振频率可以是一阶频率，但是压电音叉228还可具有除了一阶谐振频率之外或者代替一阶谐振频率可使用的其他唯一谐振频率模式（即，一阶谐振频率是每个压电音叉28的唯一一组谐振频率的一部分）。如图6中所描绘的，压电音叉228可经由基部78上的附接部分88机械地互连，但是相邻压电音叉228的叉齿74、76由间隙90隔开。作为示例，间隙90的尺寸在轴线A的方向上相等。
尽管是唯一的，但是压电音叉228的谐振频率相对接近。作为示例，唯一谐振频率落在（最大谐振频率和最小谐振频率之间）4 kHz的范围内。在附加的示例中，范围更紧密，在1 kHz的范围内或在0.5 kHz的范围内。在一个另外的示例中，唯一谐振频率也至少大于18 kHz。例如，如果谐振频率为18.0 kHz、18.4 kHz、18.8 kHz、19.2 kHz和19.6 kHz，则范围将为1.6 kHz（最大值19.6 kHz和18.0 kHz的最小值之间的差），并且谐振频率中的每个将等于或大于18.0 kHz。
压电音叉228的唯一谐振频率提供了捕获和分析目标物种的光声响应的频带而不是仅在单个频率点的响应的能力。如上所述，如果被分析物含有目标物种，则目标物种将吸收光束B的一部分并发射声响应。声响应在一个离散目标频率可能最强，但在靠近目标频率的目标外频率（off-target frequencies）也可能有次级声响应。在目标外频率的次级声响应能被用于进一步表征和识别目标物种或区分类似物。例如，两个类似物在难以辨别的目标频率下可具有类似的响应。然而，在目标外频率的次级响应可不同，并且能够实现直接区分或与跨表面等离子体传感器64和光电传感器30的特征组合的区别。压电音叉228也能类似于音叉28a、28b成对布置，并与差分放大器38c一起使用，以产生如上所述的差分传感器信号。
在一个另外的示例中，压电音叉228的唯一谐振频率的范围使得控制器138能够编译信号强度对谐振频率的响应谱。然后可将响应谱与库谱、先前收集的响应谱或后来收集的响应谱进行比较，以便辅助存在确定或化学识别目标物种。
尽管在图示的示例中示出了特征的组合，但是并非它们中的所有都需要被组合以实现本公开的各种实施例的益处。换句话说，根据本公开的实施例设计的系统将不一定包括图中的任一图中所示的特征中的所有特征，或图中示意性示出的部分中的所有部分。而且，一个示例实施例的选定特征可与其他示例实施例的选定特征组合。
前面的描述本质上是示例性的而不是限制性的。对于本领域技术人员来说，对所公开示例的变化和修改可变得显而易见，这些变化和修改一定不脱离本公开。给予本公开的法律保护的范围只能通过研究以下权利要求来确定。

Claims (24)

1.一种光声检测系统，所述光声检测系统包括：
检测器，所述检测器包括：
腔室，所述腔室具有用于被分析物流动的入口和出口，
脉动光源，所述脉动光源邻近所述腔室，所述脉动光源当被操作时，沿着通过所述腔室的路径发射光束，
多个压电音叉，所述多个压电音叉沿着所述路径布置，所述压电音叉中的每个可操作以发射第一传感器信号，
光电传感器，所述光电传感器沿着所述路径布置，并且可操作以发射第二传感器信号；以及
控制器，所述控制器被连接以接收所述第一和第二传感器信号，所述控制器被配置成：
（a）基于所述第一传感器信号来确定目标物种是否存在于所述被分析物中，以及
（b）基于所述第二传感器信号来确定所述目标物种是否存在于所述被分析物中。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器进一步被配置成：当有基于所述第二传感器信号的所述目标物种不存在于所述被分析物中的确定时，识别基于所述第一传感器信号的所述目标物种存在于所述被分析物中的确定是错误肯定。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述控制器被配置成响应于所述错误肯定而触发通知。
4.如权利要求1所述的系统，进一步包括所述路径中的分束器，所述分束器可操作以沿着相应的第一和第二分支路径将所述光束分成第一和第二次级光束。
5.如权利要求4所述的系统，进一步包括沿着所述第一分支路径布置的表面等离子体谐振传感器，所述表面等离子体谐振传感器可操作以发射第三传感器信号。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述控制器进一步被配置成：当有基于所述第三传感器信号的所述目标物种不存在于所述被分析物中的确定时，识别基于所述第一传感器信号的所述目标物种存在于所述被分析物中的确定是错误肯定。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述控制器被配置成基于跨所述第一、第二和第三传感器信号的独特特征来区分所述目标物种的化学特性。
8.如权利要求6所述的系统，其中所述控制器被配置成响应于所述错误肯定而触发通知。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述多个压电音叉包括第一和第二压电音叉，所述第一压电音叉布置在所述路径的第一侧上，并且所述第二压电音叉布置在所述路径的所述第一压电音叉对面的第二相对侧上。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述控制器包括差分放大器，所述差分放大器被连接以接收所述第一和第二压电音叉中的每个的第一传感器信号，所述差分放大器从所述第一压电音叉的第一传感器信号中减去所述第二压电音叉的第一传感器信号，其中所述第二压电音叉的所述第一传感器信号与所述第一压电音叉的所述第一传感器信号异相，以产生差分传感器信号。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述控制器被进一步配置成基于所述差分传感器信号来确定所述目标物种是否存在于所述被分析物中。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器被配置成：当有基于所述差分传感器信号的所述目标物种不存在于所述被分析物中的确定时，识别基于所述第一传感器信号的所述目标物种存在于所述被分析物中的确定是错误肯定。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器被配置成基于所述差分传感器信号来识别所述多个压电音叉是否有故障。
14.一种光声检测系统，所述光声检测系统包括：
检测器，所述检测器包括：
脉动光源，所述脉动光源可操作以沿着路径发射光束，
多个压电音叉，所述多个压电音叉并排布置以便沿着所述路径形成谐振腔，所述压电音叉中的每个具有相应的唯一谐振频率，并且所述压电音叉中的每个可操作以发射指示被分析物对所述被分析物与所述光束的相互作用的光声响应的传感器信号；以及
控制器，所述控制器被连接以接收所述传感器信号。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述路径限定了中心轴线，并且所述压电音叉中的每个具有横跨所述中心轴线的第一和第二叉齿。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述第一和第二叉齿包括金和石英。
17.如权利要求15所述的系统，其中所述压电音叉中的每个具有限定在所述第一和第二叉齿的尖端之间的开口，并且每个开口围绕所述中心轴线被定向在钟控位置。
18.如权利要求14所述的系统，其中所述控制器被配置成基于所述光声响应的强度来确定目标物种是否存在于所述被分析物中。
19.如权利要求14所述的系统，其中所述控制器被配置成基于跨所述压电音叉的光声响应的谱来确定存在于所述被分析物中的目标物种的特性。
20. 如权利要求14所述的系统，其中所述唯一谐振频率落在所述唯一谐振频率中最大的一个和所述唯一谐振频率中最小的一个之间4 kHz的范围内。
21.如权利要求14所述的系统，其中所述多个压电音叉包括第一和第二压电音叉，并且所述控制器包括差分放大器，所述差分放大器被连接以接收所述第一和第二压电音叉中的每个的传感器信号，所述差分放大器从所述第二压电音叉的传感器信号中减去所述第一压电音叉的传感器信号，其中所述第二压电音叉的所述传感器信号与所述第一压电音叉的所述传感器信号异相，以产生差分传感器信号，并且所述控制器基于所述差分传感器信号来确定目标物种是否存在于所述被分析物中。
22.一种光声检测系统，所述光声检测系统包括：
一系列压电音叉，所述一系列压电音叉沿着轴线并排布置，所述压电音叉中的每个具有唯一谐振频率，并且所述压电音叉中的每个具有横跨所述轴线的第一和第二叉齿以便形成谐振腔。
23. 如权利要求22所述的系统，其中所述唯一谐振频率落在所述唯一谐振频率中最大的一个和所述唯一谐振频率中最小的一个之间4 kHz的范围内。
24.如权利要求22所述的系统，其中所述压电音叉中的每个具有限定在所述第一和第二叉齿的尖端之间的开口，并且每个开口围绕所述轴线被定向在钟控位置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112595672A (zh) * 2021-03-03 2021-04-02 湖北鑫英泰系统技术股份有限公司 一种基于深度学习的混合气体光声光谱识别方法与装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112432905B (zh) * 2021-01-28 2021-04-20 湖北鑫英泰系统技术股份有限公司 基于变压器油中特征气体光声光谱的声纹识别方法与装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060198760A1 (en) * 2001-08-02 2006-09-07 General Electric Company Opto-acoustic sensor device and associated method
CN101358918A (zh) * 2007-07-24 2009-02-04 Ir微系统股份有限公司 用于进行石英增强的光声光谱测量的方法和气体传感器
JP2009036578A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光吸収測定装置
CN101563595A (zh) * 2006-12-12 2009-10-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有温度补偿的样品浓度检测器
CN102713565A (zh) * 2009-09-30 2012-10-03 康宁股份有限公司 基于光声检测的气体传感器
CN102884413A (zh) * 2010-03-02 2013-01-16 利康股份有限公司 用于在气体或液体介质中对分析物质进行光声识别和定量的方法和装置
CN103175791A (zh) * 2013-02-04 2013-06-26 山西大学 多石英晶振光谱测声器及采用该测声器的气体探测装置
CN107238575A (zh) * 2017-06-08 2017-10-10 深圳大学 一种基于完美涡旋光激发spr的光声显微系统

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4897541A (en) * 1984-05-18 1990-01-30 Luxtron Corporation Sensors for detecting electromagnetic parameters utilizing resonating elements
US6691181B2 (en) * 2001-10-09 2004-02-10 Phillip M. Adams Programmatic time-gap defect detection apparatus and method
US6870626B2 (en) 2001-11-13 2005-03-22 Battelle Memorial Institute Array-based photoacoustic spectroscopy
US7845063B2 (en) * 2002-03-06 2010-12-07 Piedek Technical Laboratory Quartz crystal unit and method for manufacturing a quartz crystal unit and electronic apparatus
WO2003104767A2 (en) * 2002-06-10 2003-12-18 William Marsh Rice University Quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy
US7805980B2 (en) * 2004-02-09 2010-10-05 William Marsh Rice University Selectivity enhancement in photoacoustic gas analysis via phase-sensitive detection at high modulation frequency
EP1740318A2 (en) * 2004-04-21 2007-01-10 Symyx Technologies, Inc. Flexural resonator sensing device and method
US7104115B2 (en) * 2004-05-07 2006-09-12 Sensicore, Inc. Fluid treatment apparatus with input and output fluid sensing
US7387021B2 (en) 2005-05-24 2008-06-17 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for reservoir characterization using photoacoustic spectroscopy
JP2008542722A (ja) * 2005-05-24 2008-11-27 ベイカー ヒューズ インコーポレイテッド 光音響分光法を使用した油層キャラクタリゼーションのための方法及び装置
US8322190B2 (en) * 2006-08-31 2012-12-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical cavity-enhanced photo acoustic trace gas detector with variable light intensity modulator
CN101512317A (zh) * 2006-08-31 2009-08-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有光学功率增强腔的稳定光声示踪气体探测器
US8102532B2 (en) * 2008-01-02 2012-01-24 William Marsh Rice University Resonant optothermoacoustic detection of optical absorption
WO2009109897A1 (en) 2008-03-07 2009-09-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Photo acoustic sample detector with background compensation
DE102008047658B3 (de) * 2008-09-12 2010-01-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Gassensor und Verwendung eines Gassensors
US9451886B2 (en) * 2009-04-22 2016-09-27 Rodrigo E. Teixeira Probabilistic parameter estimation using fused data apparatus and method of use thereof
US20110083509A1 (en) 2009-10-09 2011-04-14 Nellcor Puritan Bennett Llc Photoacoustic Spectroscopy With Focused Light
FR2951545B1 (fr) * 2009-10-21 2014-01-03 Commissariat Energie Atomique Detecteur de gaz photoacoustique
BR112012018294A2 (pt) 2010-05-21 2018-06-05 Halliburton Energy Services Inc método para detectar dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio em um ambiente de furo abaixo, e, aparelho de ferramenta de furo abaixop para detectar o dióxido de carbono e o sulfeto de hidrogênio.
US8891088B2 (en) 2012-01-20 2014-11-18 The Curators Of The University Of Missouri Total internal reflection photoacoustic spectroscopy
US8848191B2 (en) 2012-03-14 2014-09-30 Honeywell International Inc. Photoacoustic sensor with mirror
US9651476B2 (en) 2014-01-28 2017-05-16 Schlumberger Technology Corporation Fluid analysis by optical spectroscopy with photoacoustic detection
EP3230715B1 (en) * 2014-12-12 2023-02-22 Thorlabs, Inc. Optical spectroscopic measurement system
US20170038343A1 (en) * 2015-08-07 2017-02-09 Abhijeet Vikram Kshirsagar Box-in-box gas sensor housing
US10444199B2 (en) 2016-04-08 2019-10-15 The Chinese University Of Hong Kong Evanescent-wave quartz-enhanced photoacoustic sensor with resonator elements
US10908129B2 (en) * 2016-12-13 2021-02-02 Pendar Technologies, Llc Devices and methods for quartz enhanced photoacoustic spectroscopy
CN107271368A (zh) 2017-05-23 2017-10-20 哈尔滨工业大学 一种内腔增强型光声光谱式痕量气体传感器装置
GB201811771D0 (en) * 2017-12-05 2018-09-05 Eaton Intelligent Power Ltd Gas sensor
CN108593763B (zh) * 2018-03-26 2021-03-30 山东大学 一种基于石英音叉频分解调的多组分气体实时检测装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060198760A1 (en) * 2001-08-02 2006-09-07 General Electric Company Opto-acoustic sensor device and associated method
CN101563595A (zh) * 2006-12-12 2009-10-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有温度补偿的样品浓度检测器
CN101358918A (zh) * 2007-07-24 2009-02-04 Ir微系统股份有限公司 用于进行石英增强的光声光谱测量的方法和气体传感器
JP2009036578A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光吸収測定装置
CN102713565A (zh) * 2009-09-30 2012-10-03 康宁股份有限公司 基于光声检测的气体传感器
CN102884413A (zh) * 2010-03-02 2013-01-16 利康股份有限公司 用于在气体或液体介质中对分析物质进行光声识别和定量的方法和装置
CN103175791A (zh) * 2013-02-04 2013-06-26 山西大学 多石英晶振光谱测声器及采用该测声器的气体探测装置
CN107238575A (zh) * 2017-06-08 2017-10-10 深圳大学 一种基于完美涡旋光激发spr的光声显微系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112595672A (zh) * 2021-03-03 2021-04-02 湖北鑫英泰系统技术股份有限公司 一种基于深度学习的混合气体光声光谱识别方法与装置
CN112595672B (zh) * 2021-03-03 2021-05-14 湖北鑫英泰系统技术股份有限公司 一种基于深度学习的混合气体光声光谱识别方法与装置

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