CN209894680U - 一种用于光声光谱检测的增强型光声池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于光声光谱检测的增强型光声池，包括有光声池壳体、谐振腔体、进气通道、出气通道、第一光学窗口、第二光学窗口、第一缓冲腔、第二缓冲腔，光声池壳体横向贯穿地开设有一圆孔，谐振腔体安装在圆孔内，谐振腔体上横向贯穿开设有一谐振腔，对称分布在谐振腔体两侧的圆孔部分分别为第一缓冲腔和第二缓冲腔，第一光学窗口、第一缓冲腔、谐振腔、第二缓冲腔、第二光学窗口依次连通；谐振腔体上正交贯穿地开设有自上而下依次分布的第二麦克风插槽、声学放大腔、开音孔，开音孔与谐振腔相连通，光声池壳体上开设有与第二麦克风插槽同轴同径的第一麦克风插槽。本实用新型结构简易、低背景噪声，并且具有光声信号增强的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及光声池技术领域，具体是涉及一种用于光声光谱检测的增强型光声池。
背景技术
光声光谱痕量气体检测技术是激光光谱类气体检测的重要技术之一，它是基于光热声效应理论的，具有零背景检测、增大激光功率可以提高信噪比、动态检测范围宽、可实现多组分测量及光学元件少等优点，当前已广泛应用于环境监测、生物医疗、化工环保、高压输电以及石油开采等各个领域。
光声池是光声光谱检测装置中最重要的核心部件之一，它的性能好坏影响着整个系统的检测质量，对光声池的结构开展创新化设计也是研究光声光谱技术的热点问题。目前实际工程应用以及实验室检测的最常见的即为圆柱形光声池，圆柱形光声池结构简单、机械加工方便；提高光声光谱检测系统的性能旨在提高光声信号的幅值，即提高麦克风采音处的声压大小，为了尽可能获得较大的声压值，对光声池的结构进行改善与创新化设计尤为重要。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于光声光谱检测的增强型光声池，具有结构简单、光声信号强、灵敏度高的特点。
为解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：一种用于光声光谱检测的增强型光声池，包括有光声池壳体、谐振腔体、进气通道、出气通道、第一光学窗口、第二光学窗口、第一缓冲腔、第二缓冲腔，第一光学窗口、第二光学窗口分别对称地开设在光声池壳体的两端面上且均安装有一石英窗片，进气通道与第一缓冲腔相连通，出气通道与第二缓冲腔相连通，所述光声池壳体中部横向贯穿地开设有一圆柱状的圆孔，谐振腔体为圆柱状结构且固定安装在圆孔内腔的中间位置处，谐振腔体上横向贯穿开设有一圆柱状的谐振腔，对称分布在谐振腔体两侧的圆孔部分分别为第一缓冲腔和第二缓冲腔，第一光学窗口、第一缓冲腔、谐振腔、第二缓冲腔、第二光学窗口依次连通；所述谐振腔体上正交贯穿地开设有自上而下依次分布的第二麦克风插槽、声学放大腔、开音孔，开音孔与谐振腔相连通，光声池壳体上开设有与第二麦克风插槽同轴同径的第一麦克风插槽。
在上述技术方案基础上，所述谐振腔的长度L与第一缓冲腔、第二缓冲腔的长度L’满足L＝2L’，所述谐振腔的半径R与第一缓冲腔、第二缓冲腔的半径R’满足R’≥3R。
在上述技术方案基础上，所述开音孔的半径r满足1.5mm≤r≤2.5mm，所述开音孔的高度h满足r≤h≤3r。
在上述技术方案基础上，所述声学放大腔为上宽下窄的圆台形结构，声学放大腔轴线与母线夹角为45°。
在上述技术方案基础上，所述进气通道、出气通道分别对称地竖向开设在光声池壳体的顶面上。
在上述技术方案基础上，所述石英窗片的透射率≥90％。
在上述技术方案基础上，所述光声池壳体为长方体且光声池壳体的两端面正方形结构。
本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：本实用新型结构简单、加工方便、可以增强麦克风采音处的声压大小，提高光声光谱气体检测系统的灵敏度。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图中标号为：1-光声池壳体、2-谐振腔体、101-第一缓冲腔、102-第一光学窗口、103-进气通道、104-第一麦克风插槽、105-出气通道、106-第二光学窗口、107-第二缓冲腔、201-谐振腔、202-第二麦克风插槽、203-声学放大腔、204-开音孔。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1可知，一种用于光声光谱检测的增强型光声池，包括有光声池壳体1、谐振腔体2、进气通道103、出气通道105、第一光学窗口102、第二光学窗口106、第一缓冲腔101、第二缓冲腔107，光声池壳体1为长方体且光声池壳体1的两端面正方形结构，进气通道103、出气通道105分别对称地竖向开设在光声池壳体1的顶面上，进气通道103与第一缓冲腔101相连通，出气通道105与第二缓冲腔107相连通，第一光学窗口102、第二光学窗口106分别对称地开设在光声池壳体1的两端面上且均安装有一透射率≥90％的石英窗片。
光声池壳体1中部横向贯穿地开设有一圆柱状的圆孔，谐振腔体2为圆柱状结构且固定安装在圆孔内腔的中间位置处，谐振腔体2上横向贯穿开设有一圆柱状的谐振腔201，对称分布在谐振腔体2两侧的圆孔部分分别为第一缓冲腔101和第二缓冲腔107，第一光学窗口102、第一缓冲腔101、谐振腔201、第二缓冲腔107、第二光学窗口106依次连通。
所述谐振腔体2上正交贯穿地开设有自上而下依次分布的第二麦克风插槽202、声学放大腔203、开音孔204，开音孔204与谐振腔201相连通，光声池壳体1上开设有与第二麦克风插槽202同轴同径的第一麦克风插槽104，第一麦克风插槽104与第二麦克风插槽202共同用于插入麦克风。而且，其中的谐振腔201的长度L与第一缓冲腔、第二缓冲腔的长度L’满足L＝2L’，谐振腔的半径R与第一缓冲腔、第二缓冲腔的半径R’满足R’≥3R。开音孔204的半径r满足1.5mm≤r≤2.5mm，开音孔的高度h满足r≤h≤3r。声学放大腔203为上宽下窄的圆台形结构，声学放大腔轴线与母线夹角为45°。
用于声音检测的高灵敏度麦克风沿第一麦克风插槽104和第二麦克风插槽202的轴线放入，待测气体通过进气通道103通入光声池的空腔内，经过调制的激光光束依次通过第一光学窗口102、第一缓冲腔101、谐振腔201、第二缓冲腔107、第二光学窗口106，激光调制的频率与整个光声池的空腔低阶声学共振频率相匹配，待测气体吸收特定波长的调制激光能量后转化成热能将产生声压，声压波动沿开音孔204进入声学放大腔203中进行声学放大，此时由安装在第二麦克风插槽202中的高灵敏度麦克风采集声学信号，进而通过光声光谱气体吸收规律开展测量工作，光声光谱气体检测系统的灵敏度得到增强。
Claims (7)
1.一种用于光声光谱检测的增强型光声池，包括有光声池壳体、谐振腔体、进气通道、出气通道、第一光学窗口、第二光学窗口、第一缓冲腔、第二缓冲腔，第一光学窗口、第二光学窗口分别对称地开设在光声池壳体的两端面上且均安装有一石英窗片，进气通道与第一缓冲腔相连通，出气通道与第二缓冲腔相连通，其特征在于：所述光声池壳体中部横向贯穿地开设有一圆柱状的圆孔，谐振腔体为圆柱状结构且固定安装在圆孔内腔的中间位置处，谐振腔体上横向贯穿开设有一圆柱状的谐振腔，对称分布在谐振腔体两侧的圆孔部分分别为第一缓冲腔和第二缓冲腔，第一光学窗口、第一缓冲腔、谐振腔、第二缓冲腔、第二光学窗口依次连通；所述谐振腔体上正交贯穿地开设有自上而下依次分布的第二麦克风插槽、声学放大腔、开音孔，开音孔与谐振腔相连通，光声池壳体上开设有与第二麦克风插槽同轴同径的第一麦克风插槽。
2.根据权利要求1所述的用于光声光谱检测的增强型光声池，其特征在于：所述谐振腔的长度L与第一缓冲腔、第二缓冲腔的长度L’满足L＝2L’，所述谐振腔的半径R与第一缓冲腔、第二缓冲腔的半径R’满足R’≥3R。
3.根据权利要求1所述的用于光声光谱检测的增强型光声池，其特征在于：所述开音孔的半径r满足1.5mm≤r≤2.5mm，所述开音孔的高度h满足r≤h≤3r。
4.根据权利要求1所述的用于光声光谱检测的增强型光声池，其特征在于：所述声学放大腔为上宽下窄的圆台形结构，声学放大腔轴线与母线夹角为45°。
5.根据权利要求1所述的用于光声光谱检测的增强型光声池，其特征在于：所述进气通道、出气通道分别对称地竖向开设在光声池壳体的顶面上。
6.根据权利要求1所述的用于光声光谱检测的增强型光声池，其特征在于：所述石英窗片的透射率≥90％。
7.根据权利要求1所述的用于光声光谱检测的增强型光声池，其特征在于：所述光声池壳体为长方体且光声池壳体的两端面正方形结构。
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