CN114354500A - 一种光声池检测结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光声池检测结构，其包括光声池、激光发射单元以及声信号探测单元，所述光声池内具有至少两个气室，至少两个所述气室相交于一处、并形成一共振腔，任意两个所述气室之间经由所述共振腔相连通，所述激光发射单元可发射出与至少两个所述气室一一对应的至少两个激光线束，至少两个所述激光线束同时或间歇性的依次穿过对应的所述气室、并指向所述共振腔设置，所述声信号探测单元内置于所述共振腔中，用以采集所述共振腔处的声信号；解决光声池内的气体吸收周期变化的光信号产生的声音信号强度有限且依然会受到外界的影响，导致检测精准度差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及气体浓度检测技术领域，尤其涉及一种光声池检测结构。
背景技术
光声池是一种封闭容器，其内放样品和传声器，样品可为气体，用一束强度可调制的单色光照射到密封于光声池中的样品上，样品吸收光能，并以释放热能的方式退激，释放的热能使样品和周围介质按光的调制频率产生周期性加热，从而导致介质产生周期性压力波动，这种压力波动可用灵敏的微音器或压电陶瓷传声器检测，并通过放大得到光声信号，这就是光声效应，通过光声效应可检测气体的浓度。
例如，申请号为CN202010460208.7的发明专利所提出的一种基于 MEMS麦克风阵列的光声池及光声光谱传感器，其中，基于MEMS麦克风阵列的光声池及光声光谱传感器采用MEMS麦克风阵列作为压力传感器件，可以降低噪声的影响，放大有效信号，实现高精度、高信噪比气体浓度检测效果。
上述通过阵列的麦克风作为压力传感器来采集信号，光声池内的气体吸收周期变化的光信号产生的声音信号强度有限且依然会受到外界的影响，并未从源头上解决现有的光声效应检测气体浓度的方法的弊端。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种光声池检测结构，用以解决光声池内的气体吸收周期变化的光信号产生的声音信号强度有限且依然会受到外界的影响，导致检测精准度差的问题。
本发明提供一种光声池检测结构，包括光声池、激光发射单元以及声信号探测单元，所述光声池内具有至少两个气室，至少两个所述气室相交于一处、并形成一共振腔，任意两个所述气室之间经由所述共振腔相连通，所述激光发射单元可发射出与至少两个所述气室一一对应的至少两个激光线束，至少两个所述激光线束同时或间歇性的依次穿过对应的所述气室、并指向所述共振腔设置，所述声信号探测单元内置于所述共振腔中，用以采集所述共振腔处的声信号。
进一步的，所述气室呈筒状，任意两个所述气室之间仅部分重叠。
进一步的，所述气室的数量为两个，两个所述气室相互垂直设置。
进一步的，所述气室的数量为多个，多个所述气室沿所述光声池的中心轴线方向周向均匀设置，所述共振腔形成与所述光声池的中心轴线上。
进一步的，所述激光发射单元包括激光器以及多个反光件，所述激光器发射出的激光线束经由多个反光件反射后形成穿过至少两个气室的至少两个激光线束。
进一步的，所述激光发射单元包括激光器和光纤耦合器，所述激光器发射出的激光线束经由所述光纤耦合器后形成穿过至少两个气室的至少两个激光线束。
进一步的，所述激光发射单元包括至少两个气室一一对应的至少两个激光器，至少两个所述激光器同时发射出穿过对应的所述气室的激光线束。
进一步的，至少两个所述气室均具有一进气孔和出气孔，所述进气孔形成于所述气室位于所述共振腔的一侧，所述出气孔设于所述气室形成于所述共振腔的另一侧；
至少两个所述进气孔以及至少两个所述出气孔均安装有流量计。
进一步的，所述气室内还形成有与至少两个所述气室一一对应的至少两个缓冲室组，每个所述缓冲室组均包括连通于对应的所述气室两侧的两个缓冲室；
所述气室的外壁上开设有多个凹槽，每个所述凹槽内均固定连接有一窗口片，所述窗口片与所述凹槽之间形成所述缓冲室。
进一步的，至少两个所述激光器发出的激光线束相交于所述共振腔一点。
与现有技术相比，通过设置至少两个气室，且两个气室相交于一处并形成共振腔，激光器发出的激光线束均指向共振腔，位于共振腔中的激光线束发生的驻波叠加，可在有限的激光器功率和体积情况下，产生更强的光声信号，提高了整个系统的信号强度，并可利用至少两个气室信号差消除外界噪声干扰，检测精度更加准确。
附图说明
图1为本发明提供的一种光声池检测结构本实施例中整体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本实施例中的一种新型光声池100检测结构，包括光声池100、至少两个激光发射单元200以及声信号探测单元300；光声池 100内具有至少两个气室110，至少两个气室110相交于一处、并形成一共振腔，任意两个气室110之间经由共振腔相连通；激光发射单元200 可发射出与至少两个气室110一一对应的至少两个激光线束，至少两个激光线束同时或间歇性的依次穿过对应的气室110、并指向共振腔设置；声信号探测单元300内置于共振腔中，用以采集共振腔处的声信号。
其中，通过设置至少两个气室110以及与至少与两个气室110一一对应的至少两个激光发射单元200，且两个气室110相交于一处并形成共振腔，两个激光发射单元200发出的激光线束均指向共振腔，位于共振腔中的激光线束发生的驻波叠加，产生更强的光声信号，提高了整个系统的信号强度，并可利用至少两个气室信号差消除外界噪声干扰，检测精度更加准确，下面进行更加详细的阐述和说明。
在一个优选的实施例中，气室110呈筒状，任意两个气室110之间仅部分重叠。当然，在其它优选的实施例中，气室110的形状也可以为其它形状，只要相交于一处形成共振腔即可。
在一个优选的实施例中，气室110的数量为两个，两个气室110相互垂直设置。
在另一个优选的实施例中，气室110的数量为多个，多个气室110 沿光声池100的中心轴线方向周向均匀设置，共振腔形成与光声池100 的中心轴线上。
本实施例中的至少两个气室110均具有一进气孔120和出气孔130，进气孔120形成于气室110位于共振腔的一侧，出气孔130形成于气室 110位于共振腔的另一侧。
为了便于控制每个气室110进入、排出气体的量，在一个优选的实施例中，至少两个进气孔120以及至少两个出气孔130均安装有流量计，通过流量计来控制样品气体等流量吸入每个气室110内。
在一个优选的实施例中，气室110内还形成有与至少两个气室110 一一对应的至少两个缓冲室140组，每个缓冲室140组均包括连通于对应的气室110两侧的两个缓冲室140。
其中，气室110的外壁上开设有多个凹槽，每个凹槽内均固定连接有一窗口片150，窗口片150与凹槽之间形成缓冲室140。
本实施方案中的激光发射单元200为用于发射出与气室110数量一一对应且穿过对应气室110的激光线束。
在一个优选的实施例中，激光发射单元200包括激光器以及多个反光件，激光器发射出的激光线束经由多个反光件反射后形成穿过至少两个气室110的至少两个激光线束。其中，反光件可以采用反光镜等，从而形成上述至少两个激光线束，本实施例中仅需采用一个激光器即可形成上述至少两个激光线束，能耗低。
在另一个优选的实施例中，激光发射单元200包括激光器和光纤耦合器，激光器发射出的激光线束经由光纤耦合器后形成穿过至少两个气室110的至少两个激光线束。通过光纤耦合器与激光器相配合即可形成上述至少两个激光线束，无需布置反光镜，安装更加方便。
在另一个优选的实施例中，激光发射单元200包括至少两个气室110 一一对应的至少两个激光器，至少两个激光器同时发射出穿过对应的气室的激光线束。信号叠加增强。
在另一优选的实施例中，激光发射单元200包括至少与两个气室110 一一对应的至少两个不同功率激光器，至少两个激光器依次发射出穿过对应的气室110的激光线束。利用信号差，消除噪声干扰。
可以理解的是，在其它优选的实施例中，激光发射单元200也可以采用其他形式的结构代替，只要能够形成至少两个同时或间歇性的依次穿过对应的气室110、并指向共振腔设置激光线束。
在一个优选的实施例中，至少两个激光发射单元200发出的激光线束相交于共振腔一点。
在一个优选的实施例中，声信号探测单元300为麦克风。
工作流程：通过流量计使气体样品等流量挤入到每个气室110中，开启激光发射单元200照射对应气室110内的气体，激光发射单元200 驱动电流在一定范围内周期性变化，使激光发射单元200波长覆盖光声池100内气体的吸收谱，多个气室110内的气体形成多个共振驻波，并相交于共振腔处，共振腔处的声信号大大增强，麦克风探测共振腔中的气体产生的加强的声音信号，并计算得到气体的浓度。
与现有技术相比：通过设置至少两个气室110以及与至少与两个气室110一一对应的至少两个激光发射单元200，且两个气室110相交于一处并形成共振腔，两个激光发射单元200发出的激光线束均指向共振腔，位于共振腔中的激光线束发生的驻波叠加，产生更强的光声信号，提高了整个系统的信号强度，并可利用至少两个气室信号差消除外界噪声干扰，检测精度更加准确。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光声池检测结构，其特征在于，包括光声池、激光发射单元以及声信号探测单元；
所述光声池内具有至少两个气室，至少两个所述气室相交于一处、并形成一共振腔，任意两个所述气室之间经由所述共振腔相连通；
所述激光发射单元可发射出与至少两个所述气室一一对应的至少两个激光线束，至少两个所述激光线束同时或间歇性的依次穿过对应的所述气室、并指向所述共振腔设置；
所述声信号探测单元内置于所述共振腔中，用以采集所述共振腔处的声信号。
2.根据权利要求1所述的光声池检测结构，其特征在于，所述气室呈筒状，任意两个所述气室之间仅部分重叠。
3.根据权利要求1所述的光声池检测结构，其特征在于，所述气室的数量为两个，两个所述气室相互垂直设置。
4.根据权利要求1所述的光声池检测结构，其特征在于，所述气室的数量为多个，多个所述气室沿所述光声池的中心轴线方向周向均匀设置，所述共振腔形成与所述光声池的中心轴线上。
5.根据权利要求1所述的光声池检测结构，其特征在于，所述激光发射单元包括激光器以及多个反光件，所述激光器发射出的激光线束经由多个反光件反射后形成穿过至少两个气室的至少两个激光线束。
6.根据权利要求1所述的光声池检测结构，其特征在于，所述激光发射单元包括激光器和光纤耦合器，所述激光器发射出的激光线束经由所述光纤耦合器后形成穿过至少两个气室的至少两个激光线束。
7.根据权利要求1所述的光声池检测结构，其特征在于，所述激光发射单元包括至少两个气室一一对应的至少两个激光器，至少两个所述激光器同时发射出穿过对应的所述气室的激光线束。
8.根据权利要求1所述的光声池检测结构，其特征在于，至少两个所述气室均具有一进气孔和出气孔，所述进气孔形成于所述气室位于所述共振腔的一侧，所述出气孔设于所述气室形成于所述共振腔的另一侧；
至少两个所述进气孔以及至少两个所述出气孔均安装有流量计。
9.根据权利要求1所述的光声池检测结构，其特征在于，所述气室内还形成有与至少两个所述气室一一对应的至少两个缓冲室组，每个所述缓冲室组均包括连通于对应的所述气室两侧的两个缓冲室；
所述气室的外壁上开设有多个凹槽，每个所述凹槽内均固定连接有一窗口片，所述窗口片与所述凹槽之间形成所述缓冲室。
10.根据权利要求1所述的光声池检测结构，其特征在于，至少两个所述激光器发出的激光线束相交于所述共振腔一点。
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| CN202210065895.1A CN114354500A (zh) | 2022-01-20 | 2022-01-20 | 一种光声池检测结构 |
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| CN (1) | CN114354500A (zh) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116879179A (zh) * | 2023-09-07 | 2023-10-13 | 武汉格蓝若智能技术股份有限公司 | 一种用于多组分气体测量的差分光声池 |
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2022
- 2022-01-20 CN CN202210065895.1A patent/CN114354500A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116879179A (zh) * | 2023-09-07 | 2023-10-13 | 武汉格蓝若智能技术股份有限公司 | 一种用于多组分气体测量的差分光声池 |
| CN116879179B (zh) * | 2023-09-07 | 2023-11-14 | 武汉格蓝若智能技术股份有限公司 | 一种用于多组分气体测量的差分光声池 |
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