CN210376134U - 基于太赫兹的室内环境污染物检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，包括：烟雾采集装置、太赫兹检测装置、红外探测单元、数据接收处理单元和显示单元；烟雾采集装置与太赫兹监测装置连接，太赫兹监测装置与数据接收处理单元连接，红外探测单元与数据接收处理单元连接。本实用新型通过太赫兹检测装置提高了测量准确性，降低了成本，推广了太赫兹时域光谱仪在室内污染检测中应用。本实用新型采用低成本小型化飞秒激光器，降低了产品成本，同时可集成到太赫兹时域光谱仪系统中；采用电控光纤延迟模块来对太赫兹脉冲进行扫描，扫描速度快，减小了设备仪器体积。

Description

基于太赫兹的室内环境污染物检测装置

技术领域

本实用新型涉及了太赫兹技术领域，更为具体地，涉及一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置。

背景技术

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是20世纪80年代由AT&T.Bell实验室和IBM公司的T.J.Watson研究中心发展起来的一种高信噪比相干探测技术。THz-TDS测量系统通过记录参考和透过样品(或从样品反射)后的THz时域电场波形，通过对频域信号分析和处理即可获得被测样品的折射率、吸收系数、消光系数等相关参数，从而获得样品的物理和化学信息。THz-TDS测量系统近十几年来得到了高度重视和快速发展，并在食品药品安全、爆炸物检测、毒品药品成分分析等众多领域得到应用。

目前，国外、国内等相关厂家也已经推出了太赫兹时域光谱仪产品。这类产品在科研领域有着较为广泛的用途，但并未针对具体应用领域如食品药品检测进行优化，使得这类产品并不适合一般人员开展物质检测工作：1)太赫兹时域光谱仪一般采用飞秒激光激发光电导天线产生太赫兹波，但目前的产品需用户自行配置飞秒激光器，不仅体积大而且昂贵；2)采用机械延迟线作为太赫兹脉冲扫描机构，扫描速度慢且不利于系统集成与小型化。由于以上这些原因，限制了太赫兹时域光谱仪的大范围推广应用。且在室内空气污染检测方面，存在成本高，普及率低等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，通过太赫兹检测装置提高了测量准确性，降低了成本，推广了太赫兹时域光谱仪在室内污染检测中应用。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，包括：烟雾采集装置、太赫兹检测装置、红外探测单元、数据接收处理单元和显示单元；所述烟雾采集装置与太赫兹监测装置连接，所述太赫兹监测装置与数据接收处理单元连接，所述红外探测单元与数据接收处理单元连接；所述太赫兹检测装置包括光纤飞秒激光器、光电导天线、太赫兹传输介质、太赫兹电光探测器；所述光纤飞秒激光器与光电导天线光路连接，所述光电导天线与太赫兹传输介质连接，所述太赫兹传输介质与太赫兹电光探测器光路连接，所述太赫兹电光探测器与光纤飞秒激光器光路连接；所述显示单元的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

进一步的，包括电压控制模块，所述电压控制模块与太赫兹检测装置连接。

进一步的，包括存储器模块，所述存储器的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

进一步的，所述显示单元包括LCD显示器，所述LCD显示器的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

进一步的，包括转动模块，所述转动模块与红外探测单元连接。

进一步的，所述显示单元包括LED显示器，所述LED显示器的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过烟雾采集装置、太赫兹检测装置、红外探测单元、数据接收处理单元和显示单元等，通过太赫兹检测装置提高了测量准确性，降低了成本，推广了太赫兹时域光谱仪在室内污染检测中应用。具体的，本实用新型采用低成本小型化飞秒激光器，降低了产品成本，同时可集成到太赫兹时域光谱仪系统中；采用电控光纤延迟模块来对太赫兹脉冲进行扫描，扫描速度快，减小了设备仪器体积。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型实施例1中太赫兹检测装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在对实施例进行描述之前，需要对一些必要的术语进行解释。例如：

若本申请中出现使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，下文所讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本实用新型的教导。应当理解的是，若提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。

在本申请中出现的各种术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本实用新型的限定，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式意图也包括复数形式。

当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。

如图1，2所示，一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，包括：烟雾采集装置、太赫兹检测装置、红外探测单元、数据接收处理单元和显示单元；所述烟雾采集装置与太赫兹监测装置连接，所述太赫兹监测装置与数据接收处理单元连接，所述红外探测单元与数据接收处理单元连接；所述太赫兹检测装置包括光纤飞秒激光器、光电导天线、太赫兹传输介质、太赫兹电光探测器；所述光纤飞秒激光器与光电导天线光路连接，所述光电导天线与太赫兹传输介质连接，所述太赫兹传输介质与太赫兹电光探测器光路连接，所述太赫兹电光探测器与光纤飞秒激光器光路连接；所述显示单元的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

进一步的，包括电压控制模块，所述电压控制模块与太赫兹检测装置连接。

进一步的，包括存储器模块，所述存储器的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

进一步的，所述显示单元包括LCD显示器，所述LCD显示器的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

进一步的，包括转动模块，所述转动模块与红外探测单元连接。

进一步的，所述显示单元包括LED显示器，所述LED显示器的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

实施例1

如图1，2所示，本领域技术人员可将本实用新型作为一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，包括烟雾采集装置、太赫兹检测装置、红外探测单元、数据接收处理单元和显示单元；烟雾采集装置与太赫兹监测装置连接，太赫兹监测装置与数据接收处理单元连接，红外探测单元与数据接收处理单元连接；太赫兹检测装置包括光纤飞秒激光器、光电导天线、太赫兹传输介质、太赫兹电光探测器；光纤飞秒激光器与光电导天线光路连接，光电导天线与太赫兹传输介质连接，太赫兹传输介质与太赫兹电光探测器光路连接，太赫兹电光探测器与光纤飞秒激光器光路连接；显示单元的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

在本实施例中，不限于如下实施方式：

太赫兹波发射源：采用飞秒激光器激发光电导天线的方式产生超连续宽谱太赫兹波。飞秒激光器采用紧凑型光纤飞秒激光器代替传统庞大的掺钛蓝宝石飞秒激光器，减小系统体积，同时系统对环境要求大大降低，实用型得以提升。光电导天线仅有指甲盖大小，可辐射出0.1～3THz范围的太赫兹波。

太赫兹波传输与样品池单元：光电导天线发出的太赫兹波是发散的，采用多个离轴抛物面镜对太赫兹光束进行准直和聚焦，样品池位置可置于太赫兹信号焦点处，经过样品并携带样品信息的太赫兹光再次被离轴抛物面镜聚焦照射到电光晶体上，被电光晶体探测。

太赫兹探测器：光纤飞秒激光器发出的飞秒脉冲激光被分成两束，一束用来激发光电导天线产生太赫兹脉冲(太赫兹脉冲的脉宽要远远大于飞秒激光脉宽)，另一束作为探测光通过延迟线附加时间延迟来对太赫兹脉冲进行扫描，从而获得太赫兹脉冲波形。太赫兹脉冲与探测光共轴入射至电光晶体，太赫兹电场使电光晶体具有双折射特性，改变了探测光的偏振特性，通过测量探测光的椭偏度并通过锁相放大，即可得到某时刻太赫兹波的电场强度。

在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本实用新型的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”均是广义含义，本领域技术人员应作广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是活动连接，或整体地连接，或局部地连接，可以是机械连接，也可以是电性连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通等，对于本领域的技术人员来说，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义，即，文字语言的表达与实际技术的实施可以灵活对应，本实用新型的说明书的文字语言(包括附图)的表达不构成对权利要求的任何单一的限制性解释。

本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。在以上描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的技术，例如具体的施工细节，作业条件和其他的技术条件等。

Claims (6)

1.一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，其特征在于，包括：烟雾采集装置、太赫兹检测装置、红外探测单元、数据接收处理单元和显示单元；所述烟雾采集装置与太赫兹监测装置连接，所述太赫兹监测装置与数据接收处理单元连接，所述红外探测单元与数据接收处理单元连接；所述太赫兹检测装置包括光纤飞秒激光器、光电导天线、太赫兹传输介质、太赫兹电光探测器；所述光纤飞秒激光器与光电导天线光路连接，所述光电导天线与太赫兹传输介质连接，所述太赫兹传输介质与太赫兹电光探测器光路连接，所述太赫兹电光探测器与光纤飞秒激光器光路连接；所述显示单元的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，其特征在于，包括电压控制模块，所述电压控制模块与太赫兹检测装置连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，其特征在于，包括存储器模块，所述存储器的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，其特征在于，所述显示单元包括LCD显示器，所述LCD显示器的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，其特征在于，包括转动模块，所述转动模块与红外探测单元连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于太赫兹的室内环境污染物检测装置，其特征在于，所述显示单元包括LED显示器，所述LED显示器的输入输出端与数据接收处理单元的输入输出端连接。

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