CN116930091A - 基于非共振光声池的气体分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于非共振光声池的气体分析装置。气体分析装置包括光学系统、声学系统、检测系统以及控制系统；其中，光学系统包括光源；声学系统包括非共振光声池，非共振光声池包括相互连通的第一零件、第二零件、第三零件、入射光窗口和反射镜窗口；第一零件具有主腔室和缓冲室，形成依次连通所述主腔室、所述第二零件、所述缓冲室和所述第三零件的通路；检测系统包括贴片式压力传感器。本申请实施例中的非共振光声池结构简单，体积小，制造成本低，易于集成，所需气体样品少；在低频工作时灵敏度较高，对光源的光束质量要求较低，由于所需光程短，在宽动态范围内响应高度线性，系统的零点稳定性好，兼容性好，准确性高。

Description

基于非共振光声池的气体分析装置

技术领域

本申请涉及气体检测技术领域，具体而言，本申请涉及一种基于非共振光声池的气体分析装置。

背景技术

光声光谱技术是基于光声效应的光谱技术，其理论为当强度成周期性调制的激光照射光声腔内待测气体，气体分子吸收光子能量后电子从基态跃迁到激发态，然后通过无辐射跃迁方式回到基态，释放的能量转化为分子的动能，待测气体被周期性加热，导致气体热胀冷缩形成声波。声信号被高灵敏度微音器接收，经前置放大器，通过数据采集及处理系统即可获得待测气体含量信息。与其他光谱测量技术相比，光声光谱技术具有灵敏度高，结构简单，探测器不受光波长限制，易于操作等优势，被广泛应用于环境污染监测、医学病理诊断、工业生产检测等领域。由于光声效应产生的声信号较弱，为了提高检测的灵敏度和信噪比，通常需要选择高灵敏度微音器和采用前置声学放大器的方法来实现。然而受现有技术因素影响通过提高微音器等设备的灵敏度来进一步提高光声光谱测量精度有一定阻碍。基于光声光谱技术的气体吸收红外辐射发生装置作为光声光谱检测系统的重要组成部分，其结构是影响系统检测灵敏度的重要因素之一，因为该装置在光声光谱检测系统中充当气室的作用，所以也称为光声池。

光声池的合理设计可以显著提高系统的灵敏度。光声池可分为共振光声池和非共振光声池。在共振光声池中，声波在声学腔内形成了驻波，光声信号得到了共振增强，有非常广泛的应用前景。但是背景噪声通常与光声信号一样被等量放大，而且如果调制频率稍微偏离共振频率，放大过程中的损耗会导致光声信号的强烈减弱。例如，品质因子Q大于500的光声池需要稳定的温度来维持共振，否则温度引起的声速变化会导致共振频率的漂移。再者就是使用共振光声池大大增加了光声池的体积和表面积。在给定的流量下，较大的体积意味着气体在光声池中的停留时间较长，从而增加了响应时间。对于倾向于吸附在表面的分子，在实际应用中，较大的表面积可能导致时间延迟过长，并且表面密度与气相浓度之间缺乏平衡可能导致错误的测量。另外由于调谐所需的频率响应较宽，在共振模式下工作的光声装置难以实现宽调谐光源的使用。

综上所述，现有技术中气体浓度的测量工艺采用共振光声池，存在背景噪声过大、光声信号较弱、光声池的体积和表面积过大、响应时间过长的技术问题。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种基于非共振光声池的气体分析装置，用以解决现有技术中共振光声池存在的背景噪声过大、光声信号较弱、光声池的体积和表面积过大、响应时间过长的技术问题。

本申请实施例提供了一种基于非共振光声池的气体分析装置，用于分析待测气体，包括光学系统、声学系统、检测系统以及控制系统；

其中，所述光学系统包括光源；

所述声学系统包括非共振光声池，所述非共振光声池包括相互连通的第一零件、第二零件、第三零件、入射光窗口和反射镜窗口；

所述第一零件具有主腔室和缓冲室，所述主腔室贯穿所述第一零件相对的两个端面，所述入射光窗口和所述反射镜窗口分别覆设于所述主腔室朝向所述光源的一端、背向所述光源的一端，所述主腔室在所述第一零件的第一侧壁上具有第一进气口，所述缓冲室在所述第一零件的第二侧壁上具有槽口，所述第一侧壁与所述第二侧壁相互垂直；

所述第二零件和所述第三零件均具有中空的腔室，所述第二零件覆设于所述第一侧壁且与所述第一进气口相离，所述第三零件覆设于所述缓冲室的槽口，所述第二零件分别与所述主腔室、所述缓冲室连通，所述第三零件分别与所述缓冲室、外界连通，形成依次连通所述主腔室、所述第二零件、所述缓冲室和所述第三零件的通路；

所述检测系统包括贴片式压力传感器，所述贴片式压力传感器位于所述第一零件与所述第二零件之间；

所述控制系统分别与所述光学系统、所述声学系统、所述检测系统信号连接。

在本申请的一些实施例中，所述第一零件还具有第一出气口、第一气孔和第二气孔，所述第一进气口和所述第一出气口连通所述主腔室与外界，所述第一气孔连通所述主腔室与所述第二零件，所述第二气孔连通所述第二零件与所述缓冲室。

在本申请的一些实施例中，所述第一零件还具有间隔分布的第三气孔、第四气孔和第五气孔，所述非共振光声池还包括覆设于所述第三气孔、所述第四气孔、所述第五气孔的第一电磁阀；

所述第一电磁阀为二位三通电磁阀，所述第三气孔连通所述主腔室，所述第四气孔连通所述第一进气口，所述第五气孔连通所述第一出气口；

当所述第一电磁阀关闭，所述第四气孔与所述第五气孔连通，当所述第一电磁阀打开，所述第三气孔与所述第四气孔连通。

在本申请的一些实施例中，所述第二零件具有第六气孔和第七气孔；

所述第六气孔与所述第一气孔连通，所述第七气孔与所述第二气孔连通，所述贴片式压力传感器位于所述第一气孔与所述第六气孔之间。

在本申请的一些实施例中，所述第三零件具有第二进气口和第二出气口，所述第二进气口和所述第二出气口连通所述第三零件与外界。

在本申请的一些实施例中，所述第三零件还具有第八气孔、第九气孔和第十气孔，所述非共振光声池还包括覆设于所述第八气孔、所述第九气孔、所述第十气孔的第二电磁阀；

所述第二电磁阀为二位三通电磁阀，所述第八气孔连通所述缓冲室，所述第九气孔连通所述第二出气口，所述第十气孔连通所述第二进气口；

当所述第二电磁阀关闭，所述第九气孔与所述第十气孔连通，当所述第二电磁阀打开，所述第八气孔与所述第九气孔连通。

在本申请的一些实施例中，所述非共振光声池还包括真空泵和气压检测传感器；

所述真空泵与所述第二出气口连通，所述气压检测传感器与所述真空泵连接。

在本申请的一些实施例中，所述主腔室为通孔，所述缓冲室为盲孔，所述主腔室的轴线与所述缓冲室的轴线互相垂直。

在本申请的一些实施例中，所述非共振光声池还包括加热片，所述加热片围绕所述第一零件、所述第二零件和所述第三零件设置。

在本申请的一些实施例中，所述非共振光声池还包括橡胶密封圈，所述橡胶密封圈呈环形，位于所述入射光窗口与所述第一零件之间和/或者所述反射镜窗口与所述第一零件之间。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：本申请实施例通过第一零件、第二零件和第三零件组成非共振光声池，结构简单，体积小，制造成本低，易于集成，所需气体样品少；非共振光声池在低频工作时灵敏度较高，对光源的光束质量要求较低，由于所需光程短，非共振光声池在宽动态范围内响应高度线性，系统的零点稳定性好，兼容性好；根据贴片式传感器在非共振光声池中的振动位移，反演得到气体浓度，准确性高。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例中一种气体分析装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中一种第一零件的结构示意图；

图3为本申请实施例中一种第一零件的侧视图；

图4为本申请实施例中一种第二零件的侧视图；

图5为本申请实施例中一种第三零件的结构示意图；

图6为本申请实施例中一种气体分析方法的流程图。

附图标记：

1-第一零件；2-第二零件；3-第三零件；4-贴片式压力传感器；

10-主腔室；11-缓冲室；12-第一进气口；13-第一出气口；14-第一气孔；15-第二气孔；16-第三气孔；17-第四气孔；18-第五气孔；101-入射光窗口；102-反射镜窗口；

21-第六气孔；22-第七气孔；

31-第二进气口；32-第二出气口；33-第八气孔；34-第九气孔；35-第十气孔。

具体实施方式

下面结合本申请中的附图描述本申请的实施例。应理解，下面结合附图所阐述的实施方式，是用于解释本申请实施例的技术方案的示例性描述，对本申请实施例的技术方案不构成限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”“一个”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除实现为本技术领域所支持其他特征、信息、数据、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合等。应该理解，当我们称一个元件被“连接”到另一元件时，该一个元件可以直接连接到另一元件，也可以指该一个元件和另一元件通过中间元件建立连接关系。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式做进一步详细描述。需要指出的是，下述实施方式之间可以相互参考、借鉴或结合，对于不同实施方式中相同的术语、相似的特征以及相似的实施步骤等，不再重复描述。

本申请实施例提供了一种基于非共振光声池的气体分析装置，如图1所示，图1为本申请实施例中一种气体分析装置的结构示意图。

气体分析装置，用于分析待测气体，包括光学系统、声学系统、检测系统以及控制系统；

其中，所述光学系统包括光源；

所述声学系统包括非共振光声池，所述非共振光声池包括相互连通的第一零件1、第二零件2、第三零件3、入射光窗口101和反射镜窗口102。

所述第一零件1具有主腔室10和缓冲室11，所述主腔室10贯穿所述第一零件1相对的两个端面，所述入射光窗口101和所述反射镜窗口102分别覆设于所述主腔室10朝向所述光源的一端、背向所述光源的一端，所述主腔室10在所述第一零件1的第一侧壁上具有第一进气口12，所述缓冲室11在所述第一零件1的第二侧壁上具有槽口，所述第一侧壁与所述第二侧壁相互垂直。

所述第二零件2和所述第三零件3均具有中空的腔室，所述第二零件2覆设于所述第一侧壁且与所述第一进气口12相离，所述第三零件覆设于所述缓冲室11的槽口，所述第二零件2分别与所述主腔室10、所述缓冲室11连通，所述第三零件3分别与所述缓冲室11、外界连通，形成依次连通所述主腔室10、所述第二零件2、所述缓冲室11和所述第三零件3的通路；

所述检测系统包括贴片式压力传感器4，所述贴片式压力传感器4位于所述第一零件1与所述第二零件2之间；

所述控制系统分别与所述光学系统、所述声学系统、所述检测系统信号连接。

本申请实施例通过第一零件1、第二零件2和第三零件3组成光声池，结构简单，体积小，制造成本低，易于集成，所需气体样品少；通过使光声池的最低声共振频率高于光源的调制频率，产生的声波的波长大于光声池的尺寸，声波为非共振波。非共振光声池在低频工作时灵敏度较高，对光源的光束质量要求较低，由于所需光程短，非共振光声池在宽动态范围内响应高度线性，系统的零点稳定性好，兼容性好，准确性高。

在非共振模式下，光源的调制频率明显低于光声池的最低声共振频率。所产生的声波的波长大于光声池的尺寸，因此声音不能传播，也不能形成驻波，光声池内的声波为平面波。

光源可以使用廉价的宽带光源结合滤光片或者斩波器进行多组分痕量气体检测，同时更容易应用于现场和工业应用。

光声池内外表面全部抛光镀金，可以有效提高与气体接触面积的惰性，从而防止因某些气体的腐蚀或吸附导致的错误读数。

在此非共振光声池中，吸收是直接测量的，而不是像其他红外吸收技术那样相对于背景。这意味着它是一种零背景技术，系统的零点稳定性极好。这意味着非常低的漂移量发生和校准间隔很长。

与其他红外技术中体积为几米和几升的多通气体池相比，此非共振光声池只需要几毫升的样品就可以达到类似的灵敏度。这在只有少量样品气体可供分析时尤为有用。

此非共振光声池由于所需的光程短，在宽动态范围内响应是高度线性的。这有利于补偿样品混合气体中其他气体的影响。这在分析湿气体时特别有用。

本实施例可以根据灵敏度和气体组分等不同的要求配置不同的光源，例如结合红外光源最多可实现同时测量九种气体浓度，响应时间快，线性动态量程广，可达5个数量级。

在本申请的一些实施例中，所述第一零件1还具有第一进气口12、第一出气口13、第一气孔14和第二气孔15，所述第一进气口12和所述第一出气口13连通所述主腔室10与外界，所述第一气孔14连通所述主腔室10与所述第二零件2，所述第二气孔15连通所述第二零件2与所述缓冲室11。

如图2和图3所示，图2为本申请实施例中一种第一零件1的结构示意图，图3为本申请实施例中一种第一零件1的侧视图。

非共振光声池整体结构如图1，三个零件在相应位置布有螺纹孔，通过螺丝将三者紧密固定在一起，在零件接触位置都设有凹槽，放置O型密封圈，防止漏气情况出现。材料均包含铝，抛光镀金。

在本申请的一些实施例中，所述非共振光声池还包括第一电磁阀，所述第一零件1还具有与所述第一电磁阀连接的第三气孔16、第四气孔17和第五气孔18；

所述第一电磁阀为二位三通电磁阀，所述第三气孔16连通所述主腔室10，所述第四气孔17连通所述第一进气口12，所述第五气孔18连通所述第一出气口13；

当所述第一电磁阀关闭，所述第四气孔17与所述第五气孔18连通，当所述第一电磁阀打开，所述第三气孔16与所述第四气孔17连通。

第一零件1的具体结构如图2和图3，调制光源经准直之后通过入射光窗口101进入光声池主腔室10，入射光窗口101的材质包含氟化钡（BaF2），对红外光源透过率高，可减少对光的吸收，直径15mm，厚度2mm，与光声池主腔室10紧贴在一起，由窗架固定。防止漏气，入射光窗口101和光声池主腔室10之间设有凹槽，放置圈。光声池主腔室10形状为圆柱形，长度为95mm，直径为4mm，通体抛光镀金可提高与气体接触面积的惰性，防止因某些气体的腐蚀或吸附导致的错误读数。

在光声池主腔室10的另一端有装有反射镜窗口102。该反射镜窗口102的材质包含铝，直径15mm，厚度2mm，用窗架固定。表面抛光镀金具有很好的反射效果，使光程增加一倍提高探测灵敏度。另外在光声池主腔室10的中间位置腔壁上有一个直径为2mm的出气第一气孔14。在本实施中，包括两个第二气孔15，其中一个分布在光声池主腔室10上端，这部分通道未与光声池主腔室10导通。另一个分布在光声池主腔室10下端，同样这部分通道未与光声池主腔室10导通。气体经上端的第二气孔15和下端的第二气孔15进入缓冲室11。该缓冲室11呈椭圆柱形状，深度为25mm，横向最长为20mm，纵向宽度为16mm。第三气孔16与光声池主腔室10导通，第四气孔17与第一进气口12导通，第五气孔18与出气第一出气口13导通。在第三气孔16、第四气孔17、第五气孔18位置处装有一个二位三通电磁阀，控制气路走向。第一电磁阀常闭时，第四气孔17与第五气孔18导通，气体从第一进气口12进入，经第四气孔17进入第一电磁阀之后从第五气孔18流向出气第一出气口13。第一电磁阀通电时，第四气孔17与第三气孔16导通。气体从第一进气口12进入，经第四气孔17进入第一电磁阀之后从第三气孔16流向光声池主腔室10。另外O圈位于第一零件1和第二零件2之间，起到密封的作用。

在本申请的一些实施例中，所述第二零件2具有第六气孔21和第七气孔22；

所述第六气孔21与所述第一气孔14连通，所述第七气孔22与所述第二气孔15连通，所述贴片式压力传感器4位于所述第一气孔14与所述第六气孔21之间。

如图4所示，图4为本申请实施例中一种第二零件2的侧视图。

第二零件2具体结构如图4，其为与第一零件1贴合的正面。贴片式压力传感器4放置在第一零件1与第二零件2中间，光声池主腔室10在测量气体浓度时因光声效应导致的周期性压力变化可以用贴片式压力传感器4来呈现。按图4视角来说，第六气孔21分布在贴片式压力传感器4后方，第七气孔22与第六气孔21处于同一平面水平，且第六气孔21和第七气孔22是导通的，在本实施例中同样有两个第七气孔22。当气体通过贴片式压力传感器4再经过第六气孔21，之后分别通过上方的第七气孔22和下方的第七气孔22流入第一零件1的上方的第二气孔15和下方的第二气孔15，从而进入缓冲室11。这样设计的优势在于可以有效的降低系统噪声，提高探测灵敏度。

在本申请的一些实施例中，所述第三零件3具有第二进气口31和第二出气口32，所述第二进气口31和所述第二出气口32连通所述第三零件3与外界。

如图5所示，图5为本申请实施例中一种第三零件3的结构示意图。

在本申请的一些实施例中，所述非共振光声池还包括第二电磁阀，所述第三零件3还具有与所述第二电磁阀连接的第八气孔33、第九气孔34和第十气孔35；

所述第二电磁阀为二位三通电磁阀，所述第八气孔33连通所述缓冲室11，所述第九气孔34连通所述第二出气口32，所述第十气孔35连通所述第二进气口31；

当所述第二电磁阀关闭，所述第九气孔34与所述第十气孔35连通，当所述第二电磁阀打开，所述第八气孔33与所述第九气孔34连通。

第三零件3具体结构如图5，通过四个螺丝与第一零件1固定在一起。密封方式依然采用凹槽加O圈组合。镀金。第八气孔33和缓冲室11导通，第九气孔34和出气口20导通，第十气孔35和进气口19导通，在第八气孔33、第九气孔34和第十气孔35上方安装第二电磁阀，控制气路走向。第二电磁阀常闭时，第九气孔34与第十气孔35导通，气体从进气口19进入，经第十气孔35进入第二电磁阀之后从第九气孔34流向出气口20。第二电磁阀通电时，第九气孔34与第八气孔33导通。缓冲室11的气体经第八气孔33进入第二电磁阀之后从第九气孔34流向出气口20。

在本申请的一些实施例中，所述非共振光声池还包括真空泵和气压检测传感器；

所述真空泵与所述第二出气口32连通，所述气压检测传感器与所述真空泵连接。

在本申请的一些实施例中，所述主腔室10为通孔，所述缓冲室11为盲孔，所述主腔室10的轴线与所述缓冲室11的轴线互相垂直。

气路：真空泵抽气，使待测气体从第一进气口12进入。待测气体经旁路到达气体压力检测传感器，判断其压力值是否在设定压力范围内。如果压力值不在范围内则整个系统关闭，说明整个系统存在漏气的现象。在这个过程中第三气孔16/第四气孔17/第五气孔18上的第一电磁阀关闭，第四气孔17和第五气孔18导通，出气第一出气口13与第三零件3的进气口19用外径2mm的PFA气管连接，第八气孔33/第九气孔34/第十气孔35上的第二电磁阀关闭，第九气孔34和第十气孔35导通。旁路是指真空泵抽气时待测气体的走向为：第一进气口12→第四气孔17→第一电磁阀→第五气孔18→出气第一出气口13→进气口19→第十气孔35→第二电磁阀→第九气孔34→出气口20→气体压力检测传感器→真空泵→出气口。

检测漏气程序通过后，待测气体经真空泵抽气正式进入光声池主腔室10，第三气孔16/第四气孔17/第五气孔18上的第一电磁阀上电，第四气孔17和第三气孔16导通。气体走向为：第一进气口12→第四气孔17→第一电磁阀→第三气孔16→光声池主腔室10→第一气孔14→贴片式压力传感器4→第六气孔21→第七气孔22和第七气孔22→12和第二气孔15→缓冲室11→第八气孔33→第二电磁阀→第九气孔34→出气口20→气体压力检测传感器→真空泵→出气口。

在本申请的一些实施例中，所述非共振光声池还包括橡胶密封圈，所述橡胶密封圈呈环形，即O圈，位于所述入射光窗口101与所述第一零件1之间和/或者所述反射镜窗口102与所述第一零件1之间。

在本申请的一些实施例中，所述非共振光声池还包括加热片，所述加热片围绕所述第一零件1、所述第二零件2和所述第三零件3设置。

以红外光声光谱为例，在第一零件1的入射光窗口101前端放置脉冲红外光源和滤轮，在滤轮上装有多个窄带光学滤光片。通过消音步进电机驱动滤轮，脉冲红外光源进入光声池主腔室10后，可形成中红外区多个光谱波段，整体结构紧凑且无声，所引起的系统噪声非常低。第三零件3的出气口20通过外径为2mm的PFA气管连接到气体压力检测传感器，之后再连接到真空泵。这样设计的目的是为了确保在测量过程中非共振光声池中的气体始终都处于设置的目标气压范围内。非共振光声池周围装有加热片，使整个测量过程中都保持恒定的温度。我们设置的压力为850mbar,温度为50摄氏度，因为气体的红外吸收截面和谱线半高宽会随着压力的增大和温度降低而变大，反之变小。虽然气体红外吸收截面和谱线半高宽变大对提高探测灵敏度，但是在测量多种气体的时候还需要考虑交叉干扰的问题，吸收截面和谱线半高宽变大势必引起交叉干扰。所以经过多次实验最终选择压力为850mbar，温度为50摄氏度。另外所选温度也是压力传感器贴片4的最佳工作温范围。

本申请实施例中还提供了一种气体分析方法，如图6所示，图6为本申请实施例中一种气体分析方法的流程图。

气体分析方法，采用如第一方面中任一实施例所述的气体分析装置分析待测气体，包括以下步骤：

S1、检测所述气体分析装置的气密性；

S2、点亮光源，入射光穿过入射光窗口101射向反射镜窗口102，将所述待测气体输入非共振光声池，所述待测气体依次经过第一零件1的主腔室10、贴片式压力传感器4、第二零件2、所述第一零件1的缓冲室11和第三零件3；

S3、利用干涉仪与所述贴片式压力传感器4产生干涉信号；

S4、对所述干涉信号进行傅里叶变换，形成光声光谱；

S5、对所述光声光谱进行反演，得到所述待测气体的浓度。

光声池内样品气体吸收红外辐射的某些波长，如果发生吸收（辐射的能量与两个量子化的振动或转动能态之间的跃迁所需的能量相匹配），分子被激发到更高的能级。但是处于激发态的分子是不稳定的，分子会重新回到基态，并释放能量。从激发态释放能量有多种辐射过程，例如自发辐射、受激辐射及。其中碰撞弛豫是一种非辐射的过程。在非辐射变化中能量被转换为平动能，这使得封闭的光声池温度增加，反过来又增加了气体的压力。如果入射光被周期性调制，则压力变化也会周期性发生，从而形成与入射光被调制的频率相同的声波，借助超灵敏的传声器对待测气体的声波进行测量，将其转换为与光声信号强度呈比例的电信号输出，即可间接得到待测气体对红外辐射的吸收量，从而对样品气体的浓度进行反演计算。

光声池中的待测气体与脉冲红外光相互作用产生光声效应，引起压力传感器贴片4的振动，用紧凑型迈克尔逊干涉仪测量压力传感器贴片4的振动位移产生干涉信号，干涉信号的相位与压力传感器贴片4位移和光声信号成正比。通过对干涉仪的输出信号进行傅里叶变换形成光声光谱，最后通过软件的算法处理反演出待测气体的浓度。

与现有技术相比可实现，应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：本申请实施例通过第一零件1、第二零件2和第三零件3组成光声池，结构简单，体积小，制造成本低，易于集成，所需气体样品少；通过使光声池的最低声共振频率高于光源的调制频率，产生的声波的波长大于光声池的尺寸，声波为非共振波。非共振光声池在低频工作时灵敏度较高，对光源的光束质量要求较低，由于所需光程短，非共振光声池在宽动态范围内响应高度线性，系统的零点稳定性好，兼容性好，准确性高。

在本申请的描述中，词语“中心”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”等指示的方向或位置关系，为基于附图所示的示例性的方向或位置关系，是为了便于描述或简化描述本申请的实施例，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的方案技术构思的前提下，采用基于本申请技术思想的其他类似实施手段，同样属于本申请实施例的保护范畴。

Claims (10)

1.一种基于非共振光声池的气体分析装置，用于分析待测气体，其特征在于，包括光学系统、声学系统、检测系统以及控制系统；

其中，所述光学系统包括光源；

所述声学系统包括非共振光声池，所述非共振光声池包括相互连通的第一零件、第二零件、第三零件、入射光窗口和反射镜窗口；

所述第一零件具有主腔室和缓冲室，所述主腔室贯穿所述第一零件相对的两个端面，所述入射光窗口和所述反射镜窗口分别覆设于所述主腔室朝向所述光源的一端、背向所述光源的一端，所述主腔室在所述第一零件的第一侧壁上具有第一进气口，所述缓冲室在所述第一零件的第二侧壁上具有槽口，所述第一侧壁与所述第二侧壁相互垂直；

所述第二零件和所述第三零件均具有中空的腔室，所述第二零件覆设于所述第一侧壁且与所述第一进气口相离，所述第三零件覆设于所述缓冲室的槽口，所述第二零件分别与所述主腔室、所述缓冲室连通，所述第三零件分别与所述缓冲室、外界连通，形成依次连通所述主腔室、所述第二零件、所述缓冲室和所述第三零件的通路；

所述检测系统包括贴片式压力传感器，所述贴片式压力传感器位于所述第一零件与所述第二零件之间；

所述控制系统分别与所述光学系统、所述声学系统、所述检测系统信号连接。

2.根据权利要求1所述的气体分析装置，其特征在于，所述第一零件还具有第一出气口、第一气孔和第二气孔，所述第一进气口和所述第一出气口连通所述主腔室与外界，所述第一气孔连通所述主腔室与所述第二零件，所述第二气孔连通所述第二零件与所述缓冲室。

3.根据权利要求2所述的气体分析装置，其特征在于，所述第一零件还具有间隔分布的第三气孔、第四气孔和第五气孔，所述非共振光声池还包括覆设于所述第三气孔、所述第四气孔、所述第五气孔的第一电磁阀；

所述第一电磁阀为二位三通电磁阀，所述第三气孔连通所述主腔室，所述第四气孔连通所述第一进气口，所述第五气孔连通所述第一出气口；

当所述第一电磁阀关闭，所述第四气孔与所述第五气孔连通，当所述第一电磁阀打开，所述第三气孔与所述第四气孔连通。

4.根据权利要求2所述的气体分析装置，其特征在于，所述第二零件具有第六气孔和第七气孔；

所述第六气孔与所述第一气孔连通，所述第七气孔与所述第二气孔连通，所述贴片式压力传感器位于所述第一气孔与所述第六气孔之间。

5.根据权利要求1所述的气体分析装置，其特征在于，所述第三零件具有第二进气口和第二出气口，所述第二进气口和所述第二出气口连通所述第三零件与外界。

6.根据权利要求5所述的气体分析装置，其特征在于，所述第三零件还具有第八气孔、第九气孔和第十气孔，所述非共振光声池还包括覆设于所述第八气孔、所述第九气孔、所述第十气孔的第二电磁阀；

所述第二电磁阀为二位三通电磁阀，所述第八气孔连通所述缓冲室，所述第九气孔连通所述第二出气口，所述第十气孔连通所述第二进气口；

当所述第二电磁阀关闭，所述第九气孔与所述第十气孔连通，当所述第二电磁阀打开，所述第八气孔与所述第九气孔连通。

7.根据权利要求5所述的气体分析装置，其特征在于，所述非共振光声池还包括真空泵和气压检测传感器；

所述真空泵与所述第二出气口连通，所述气压检测传感器与所述真空泵连接。

8.根据权利要求1所述的气体分析装置，其特征在于，所述主腔室为通孔，所述缓冲室为盲孔，所述主腔室的轴线与所述缓冲室的轴线互相垂直。

9.根据权利要求1所述的气体分析装置，其特征在于，所述非共振光声池还包括加热片，所述加热片围绕所述第一零件、所述第二零件和所述第三零件设置。

10.根据权利要求1所述的气体分析装置，其特征在于，所述非共振光声池还包括橡胶密封圈，所述橡胶密封圈呈环形，位于所述入射光窗口与所述第一零件之间和/或者所述反射镜窗口与所述第一零件之间。