CN115032153A - 一种用于光声光谱检测的光声池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光声光谱检测的光声池，共振腔横向设置在垂直平行设置的第一缓冲腔和第二缓冲腔的顶部，且共振腔、第一缓冲腔和第二缓冲腔的内部贯通，因而共振腔与两个缓冲腔形成了Π形结构，当红外光经过第一光学窗片和第二光学窗片时，第一光学窗片和第二光学窗片会发生光散射现象引起噪声，由于第一光学窗片与水平方向呈45°夹角，第二光学窗片与水平方向呈135°夹角，可以使得反射光尽可能与共振腔垂直，进入第一缓冲腔和第二缓冲腔，从而大幅度降低了窗口噪声，提高了检测的灵敏度，解决了现有的光声池窗口处噪声信号较大，导致痕量气体光声光谱检测灵敏度降低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及光声光谱检测技术领域，尤其涉及一种用于光声光谱检测的光声池。
背景技术
光声光谱技术是一种基于物质的光谱技术。当用光束或脉冲光束照射物质时，通过效应产生强度正比于被照射物质的光吸收系数。在对待测气体的检测过程中，通过测得待测气体在吸收光后产生的声信号间接得到待测气体的气体浓度。光声池作为光声光谱检测系统中气体与光反应的场所，其性能的好坏对检测能力有着不可忽视的影响。在痕量气体的检测过程中，光信号较弱，常常会淹没在噪声信号之中，因此，需要降低气体光声光谱检测的噪声影响，提高对痕量气体检测的灵敏度。
发明内容
本发明提供了一种用于光声光谱检测的光声池，用于解决现有的光声池窗口处噪声信号较大，导致痕量气体光声光谱检测灵敏度降低的技术问题。
有鉴于此，本发明提供了一种用于光声光谱检测的光声池，包括第一缓冲腔、第二缓冲腔、共振腔、第一光学窗片、第二光学窗片和微音器；
共振腔横向设置在垂直平行设置的第一缓冲腔和第二缓冲腔的顶部，且共振腔、第一缓冲腔和第二缓冲腔的内部贯通；
共振腔的左端顶部开设用于安装与水平方向呈45°夹角的第一光学窗片的第一窗口，共振腔的右端顶部开设用于安装与水平方向呈135°夹角的第二光学窗片的第二窗口；
共振腔的底部中间位置安装有微音器；
第一缓冲腔上设置有进气口，第二缓冲腔上设置有出气口。
可选地，第一光学窗片和第二光学窗片为CaF2透镜。
可选地，微音器为电容式微音器。
可选地，第一缓冲腔、第二缓冲腔和共振腔均为圆柱腔结构。
可选地，共振腔的半径为3mm，长度为120mm。
可选地，第一缓冲腔和第二缓冲腔的半径为35mm，长度为60mm。
可选地，第一缓冲腔、第二缓冲腔和共振腔的材质为铜。
可选地，第一光学窗片和第二光学窗片的半径小于共振腔的半径，厚度为2mm。
从以上技术方案可以看出，本发明提供的用于光声光谱检测的光声池具有以下优点：
本发明提供的用于光声光谱检测的光声池，共振腔横向设置在垂直平行设置的第一缓冲腔和第二缓冲腔的顶部，且共振腔、第一缓冲腔和第二缓冲腔的内部贯通，因而共振腔与两个缓冲腔形成了Π形结构，当红外光经过第一光学窗片和第二光学窗片时，第一光学窗片和第二光学窗片会发生光散射现象引起噪声，由于第一光学窗片与水平方向呈45°夹角，第二光学窗片与水平方向呈135°夹角，可以使得反射光尽可能与共振腔垂直，进入第一缓冲腔和第二缓冲腔，从而大幅度降低了窗口噪声，提高了检测的灵敏度，解决了现有的光声池窗口处噪声信号较大，导致痕量气体光声光谱检测灵敏度降低的技术问题。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的一种用于光声光谱检测的光声池的结构示意图；
其中，附图标记为：
1、第一缓冲腔；2、第一光学窗片；3、共振腔；4、进气口；5、出气口；6、微音器；7、第二缓冲腔；8、第二光学窗片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种用于光声光谱检测的光声池的实施例，包括第一缓冲腔1、第二缓冲腔7、共振腔3、第一光学窗片2、第二光学窗片8和微音器6；
共振腔3横向设置在垂直平行设置的第一缓冲腔1和第二缓冲腔7的顶部，且共振腔3、第一缓冲腔1和第二缓冲腔7的内部贯通；
共振腔3的左端顶部开设用于安装与水平方向呈45°夹角的第一光学窗片2的第一窗口，共振腔3的右端顶部开设用于安装与水平方向呈135°夹角的第二光学窗片8的第二窗口；
共振腔3的底部中间位置安装有微音器6；
第一缓冲腔1上设置有进气口4，第二缓冲腔7上设置有出气口5。
需要说明的是，本发明提供的用于光声光谱检测的光声池，共振腔3横向设置在垂直平行设置的第一缓冲腔1和第二缓冲腔7的顶部，且共振腔3、第一缓冲腔1和第二缓冲腔7的内部贯通，因而共振腔3与两个缓冲腔形成了Π形结构，共振腔3的底部中间位置处于声波的驻波处，微音器6设置在共振腔3的底部中间位置，可获得最强的声信号，保证检测结果的准确性，当红外光经过第一光学窗片2和第二光学窗片8时，第一光学窗片2和第二光学窗片8会发生光散射现象引起噪声，由于第一光学窗片2与水平方向呈45°夹角，第二光学窗片8与水平方向呈135°夹角，可以使得反射光尽可能与共振腔3垂直，进入第一缓冲腔1和第二缓冲腔7，从而大幅度降低了窗口噪声，提高了检测的灵敏度，解决了现有的光声池窗口处噪声信号较大，导致痕量气体光声光谱检测灵敏度降低的技术问题。
在一个实施例中，第一光学窗片2和第二光学窗片8为CaF2透镜。
在一个实施例中，微音器6为电容式微音器6。电容式微音器6的检测精度高，有利于提高痕量气体光声光谱检测灵敏度。
在一个实施例中，第一缓冲腔1、第二缓冲腔7和共振腔3均为圆柱腔结构。
在一个实施例中，共振腔3的半径为3mm，长度为120mm。
第一缓冲腔1和第二缓冲腔7的半径为35mm，长度为60mm。
在一个实施例中，第一缓冲腔1、第二缓冲腔7和共振腔3的材质为铜。
在一个实施例中，第一光学窗片2和第二光学窗片8的半径小于共振腔3的半径，厚度为2mm。
本发明中，为保证更好的声场分布，可设计为共振腔3腔长为120mm、半径为3mm，第一缓冲腔1和第二缓冲腔7的腔长为60mm、半径为35mm，第一光学窗片2和第二光学窗片8设计小于共振腔3的半径，厚度2mm。这样的设计声场驻波刚好处于中心位置，响应的信号值更大，信噪比随着越大。第一缓冲腔1、第二缓冲腔7和共振腔3腔体的材质为铜，对气体的吸附较小，可避免因多次检测吸附残余气体造成的干扰。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种用于光声光谱检测的光声池，其特征在于，包括第一缓冲腔、第二缓冲腔、共振腔、第一光学窗片、第二光学窗片和微音器；
共振腔横向设置在垂直平行设置的第一缓冲腔和第二缓冲腔的顶部，且共振腔、第一缓冲腔和第二缓冲腔的内部贯通；
共振腔的左端顶部开设用于安装与水平方向呈45°夹角的第一光学窗片的第一窗口，共振腔的右端顶部开设用于安装与水平方向呈135°夹角的第二光学窗片的第二窗口；
共振腔的底部中间位置安装有微音器；
第一缓冲腔上设置有进气口，第二缓冲腔上设置有出气口。
2.根据权利要求1所述的用于光声光谱检测的光声池，其特征在于，第一光学窗片和第二光学窗片为CaF2透镜。
3.根据权利要求1所述的用于光声光谱检测的光声池，其特征在于，微音器为电容式微音器。
4.根据权利要求1所述的用于光声光谱检测的光声池，其特征在于，第一缓冲腔、第二缓冲腔和共振腔均为圆柱腔结构。
5.根据权利要求4所述的用于光声光谱检测的光声池，其特征在于，共振腔的半径为3mm，长度为120mm。
6.根据权利要求5所述的用于光声光谱检测的光声池，其特征在于，第一缓冲腔和第二缓冲腔的半径为35mm，长度为60mm。
7.根据权利要求6所述的用于光声光谱检测的光声池，其特征在于，第一缓冲腔、第二缓冲腔和共振腔的材质为铜。
8.根据权利要求7所述的用于光声光谱检测的光声池，其特征在于，第一光学窗片和第二光学窗片的半径小于共振腔的半径，厚度为2mm。
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