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公开(公告)号：CN115326755B
公开(公告)日：2024-05-28
申请号：CN202211117879.9
申请日：2022-09-14
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于光栅解调的光致热弹光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括第一半导体激光器、聚焦透镜、气室、石英音叉、布拉格光纤光栅、第二半导体激光器、光电探测器、控制与数据采集系统、计算机，第一半导体激光器经调制后输出激光，经聚焦透镜后入射到气室内，激光从气室出射并照射在石英音叉上；第二半导体激光器出射激光进入布拉格光纤光栅中，石英音叉振动引起布拉格光纤光栅栅距周期性变化，第二半导体激光器反射光光强产生周期性变化，由光电探测器探测反射光光强，该信号传输至控制与数据采集系统中进行信号的实时监测与采集，并输入到计算机中进行解调处理。本发明的装置具有噪声免疫、灵敏度高、成本低等优点。
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公开(公告)号：CN116359335A
公开(公告)日：2023-06-30
申请号：CN202310314036.6
申请日：2023-03-28
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G01N29/02 , G01N29/036 , G01N21/39
Abstract: 本发明公开了一种基于电极修饰的石英光热光谱传感装置及方法，所述装置包括可调谐激光器、激光准直系统、气室、石英音叉、阻抗放大器、控制与数据采集系统和计算机，其中：可调谐激光器输出激光经过准直系统准直后入射到充满待测气体的气室中，待测气体吸收后的激光照射到石英音叉根部的电极修饰部分，入射的激光在石英晶体中多次反射，使得光信号吸收增强，基于石英晶体的压电效应最终产生电流信号，阻抗放大器将石英音叉产生的电流信号放大为电压信号，控制与信号采集系统对放大后的电压信号进行采集并由计算机进行分析解调，反演出探测气体的浓度。本发明能够提高光致热弹效率，改善系统信噪比，同时避免了破坏音叉表面的电极特性。
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公开(公告)号：CN115326755A
公开(公告)日：2022-11-11
申请号：CN202211117879.9
申请日：2022-09-14
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于光栅解调的光致热弹光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括第一半导体激光器、聚焦透镜、气室、石英音叉、布拉格光纤光栅、第二半导体激光器、光电探测器、控制与数据采集系统、计算机，第一半导体激光器经调制后输出激光，经聚焦透镜后入射到气室内，激光从气室出射并照射在石英音叉上；第二半导体激光器出射激光进入布拉格光纤光栅中，石英音叉振动引起布拉格光纤光栅栅距周期性变化，第二半导体激光器反射光光强产生周期性变化，由光电探测器探测反射光光强，该信号传输至控制与数据采集系统中进行信号的实时监测与采集，并输入到计算机中进行解调处理。本发明的装置具有噪声免疫、灵敏度高、成本低等优点。
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公开(公告)号：CN113984675A
公开(公告)日：2022-01-28
申请号：CN202111334508.1
申请日：2021-11-11
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G01N21/17
Abstract: 本发明公开了一种改进石英增强光声光谱痕量气体检测性能的装置及方法，所述装置包括第一可调谐半导体激光器、第二可调谐半导体激光器、光合束器、激光光束准直单元、光束聚焦透镜、气室、石英音叉、光功率计、信号发生器、锁相放大器、加法器、激光器控制单元、计算机、加湿管。本发明使用一束激光激发处于基态的快弛豫分子，使其跃迁到激发态。由于处于激发态的快弛豫分子性质相比基态分子更加活泼，因此，与待测的慢弛豫气体分子碰撞概率将会显著增加，此时二者碰撞可促使激发态的待测气体分子快速跃迁到基态，从而增加待测气体分子的弛豫速率、声波产生强度以及传感系统的信号幅值。
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公开(公告)号：CN112285027A
公开(公告)日：2021-01-29
申请号：CN202011172982.4
申请日：2020-10-28
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于单音叉探测的光声光热双光谱气体传感装置及方法，所述装置包括激光器、光束准直器、气室、石英音叉、直角棱镜、光谱数据采集系统、计算机，激光器输出激光经光束准直器入射到气室内并传输通过石英音叉的叉股间隙，待测目标气体吸收激光能量后产生声波推动石英音叉进行摆动，产生光声电流信号；激光传输射出气室入射在直角棱镜上，由直角棱镜反射出的激光再度入射到气室内并打到石英音叉的根部位置，石英音叉吸收激光能量后发生弹性形变，从而产生光热电流信号；光声电流信号和光热电流信号由光谱数据采集系统和计算机进行信号解调与后续处理，反演出气体的浓度。本发明具有结构简单、成本低、探测灵敏度高等优点。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN116660170A
公开(公告)日：2023-08-29
申请号：CN202310704111.X
申请日：2023-06-14
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于差分漫反射积分球的光声光谱气体检测装置及方法，分布反馈式半导体激光器输出的调制激光经激光准直器后入射到差分漫反射球形共振光声池的第一漫反射球内，待测目标气体吸收激光能量后引起差分漫反射球形共振光声池产生振动，而从在第一漫反射球和第二漫反射球内产生光声信号，利用第一微音器和第二微音器分别检测第一漫反射球和第二漫反射球内的两路光声信号，并将所检测到的两路光声信号传输给差分放大器进行差分运算，控制与数据采集系统对差分运算后的光声信号进行采集并由计算机进行处理，反演出待测目标气体的浓度。本发明的探测装置具有信号强度大、噪声抑制能力强、系统灵敏度高、光路免调节、体积小等优点。
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公开(公告)号：CN113984675B
公开(公告)日：2023-06-30
申请号：CN202111334508.1
申请日：2021-11-11
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G01N21/17
Abstract: 本发明公开了一种改进石英增强光声光谱痕量气体检测性能的装置及方法，所述装置包括第一可调谐半导体激光器、第二可调谐半导体激光器、光合束器、激光光束准直单元、光束聚焦透镜、气室、石英音叉、光功率计、信号发生器、锁相放大器、加法器、激光器控制单元、计算机、加湿管。本发明使用一束激光激发处于基态的快弛豫分子，使其跃迁到激发态。由于处于激发态的快弛豫分子性质相比基态分子更加活泼，因此，与待测的慢弛豫气体分子碰撞概率将会显著增加，此时二者碰撞可促使激发态的待测气体分子快速跃迁到基态，从而增加待测气体分子的弛豫速率、声波产生强度以及传感系统的信号幅值。
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公开(公告)号：CN116148215A
公开(公告)日：2023-05-23
申请号：CN202310210171.6
申请日：2023-03-07
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于光学干涉补偿的光致热弹光谱痕量气体检测装置，所述装置包括激励半导体激光器、激光准直系统、待测气体气室、聚焦透镜、石英音叉、探测激光器、光纤分束器、光纤环行器、单模光纤、光电探测器、信号发生器、激光控制器、加法器、锁相放大器和计算机。本发明基于LITES的光学干涉补偿技术，在发挥珐珀结构能够有效屏蔽热噪声优势的同时增加一路光束照射在石英音叉底部，构成参考珐珀腔，参考珐珀腔与照射在石英音叉尖端感知石英音叉振动的传感珐珀腔具有相同的结构参数和环境参数，参考珐珀腔与传感珐珀腔中的两束反射光强值作差，即可获得不受环境干扰的光强信号以提高基于LITES技术珐珀解调方法的长期稳定性。
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公开(公告)号：CN115855301A
公开(公告)日：2023-03-28
申请号：CN202211469229.0
申请日：2022-11-22
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G01K11/00
Abstract: 本发明公开了一种基于石英音叉探测的激光光谱温度测量装置及方法，所述装置包括沿光束传播方向依次设置的半导体激光器、激光准直系统、燃烧场、石英音叉、控制与数据采集处理系统、计算机，经过控制与数据采集处理系统调制的半导体激光器输出激光，激光经激光准直系统后入射通过燃烧场，燃烧场中的CO气体吸收部分激光能量后照射在石英音叉根部，石英音叉产生电信号，该电信号输入到控制与数据采集处理系统中进行信号的解调与采集，控制与数据采集处理系统与计算机相连，在计算机中进行温度反演与显示。本发明解决了目前燃烧场测温中利用CO作为探测气体时，测温装置中光电探测器存在波长响应限制的问题。
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公开(公告)号：CN112285027B
公开(公告)日：2023-03-21
申请号：CN202011172982.4
申请日：2020-10-28
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于单音叉探测的光声光热双光谱气体传感装置及方法，所述装置包括激光器、光束准直器、气室、石英音叉、直角棱镜、光谱数据采集系统、计算机，激光器输出激光经光束准直器入射到气室内并传输通过石英音叉的叉股间隙，待测目标气体吸收激光能量后产生声波推动石英音叉进行摆动，产生光声电流信号；激光传输射出气室入射在直角棱镜上，由直角棱镜反射出的激光再度入射到气室内并打到石英音叉的根部位置，石英音叉吸收激光能量后发生弹性形变，从而产生光热电流信号；光声电流信号和光热电流信号由光谱数据采集系统和计算机进行信号解调与后续处理，反演出气体的浓度。本发明具有结构简单、成本低、探测灵敏度高等优点。
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