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公开(公告)号：CN117871420A
公开(公告)日：2024-04-12
申请号：CN202410105410.6
申请日：2024-01-25
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于锥形头石英音叉的光声光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括可调谐激光器、激光准直系统、气室、锥形头石英音叉、阻抗放大器、控制与数据采集系统、计算机，可调谐激光器输出激光经激光准直系统后入射到气室内的锥形头石英音叉振臂中间，激发待测目标气体产生声波信号，锥形头石英音叉基于石英晶体的压电效应产生电流信号，该电流信号传输至阻抗放大器放大为电压信号，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处理，反演出探测气体的浓度。本发明将石英音叉振臂的形状从矩形结构改变为锥形结构，提高了石英音叉的重心，使石英音叉在振臂摆动过程中受力力矩增，既降低了共振频率，又提高了品质因数。
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公开(公告)号：CN117825291A
公开(公告)日：2024-04-05
申请号：CN202410197638.2
申请日：2024-02-22
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G01N21/17
Abstract: 本发明公开了一种基于压电陶瓷音叉的光声光谱痕量气体检测装置及方法，利用压电陶瓷音叉探测气体分子吸收激光后所产生的光声信号，待测气体充满压电陶瓷音叉叉指间隙，经频率调制的激光器发出的激光经准直聚焦后传输至压电陶瓷音叉叉指间隙，聚焦点附近的气体分子吸收光能后跃迁至激发态，其中部分气体分子通过热弛豫过程回到基态，并向外发射声波，声波强度与气体浓度成正比。声波在音叉表面施加压力，进而产生压电效应。音叉两端接至信号解调单元，信号解调单元解调出二次谐波信号，基于此，最终可获得气体浓度与解调出二次谐波信号峰值电压之间的关系曲线，实现气体检测的功能。
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公开(公告)号：CN113624718B
公开(公告)日：2023-08-18
申请号：CN202110930761.7
申请日：2021-08-13
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于压阻薄膜的光声光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置利用具备压阻效应的压阻薄膜探测气体分子吸收激光后所产生的光声信号。经频率调制的激光器发出的激光经准直器准直后再由聚焦透镜聚焦至压阻薄膜一侧，压阻薄膜本身与待测气体处于同一环境之中，聚焦点附近的气体分子吸收光能后跃迁至激发态，其中部分气体分子通过热弛豫过程回到基态，并向外发射声波，声波强度与气体浓度成正比。声波将在压阻薄膜表面产生压力，进而改变薄膜电导率。若在压阻薄膜两侧施加恒定电压，则流经薄膜的电流将与其自身电阻成反比。基于此，通过解调待测气体浓度与流经压阻薄膜的电流强度之间的关系，可实现气体检测的功能。
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公开(公告)号：CN116297221A
公开(公告)日：2023-06-23
申请号：CN202310263298.4
申请日：2023-03-17
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于空芯光纤微孔的分布式光声光谱痕量气体检测装置，所述检测装置包括半导体激光器、空芯光子晶体光纤、石英音叉、阻抗放大器、控制与数据采集系统和计算机，半导体激光器产生的激光传输至空芯光子晶体光纤中，待测气体通过空芯光子晶体光纤的细孔处进入空芯光子晶体光纤内部吸收激光的能量，引起局部升温，产生光声信号，光声信号从细孔处溢出引起石英音叉产生周期性振动使石英音叉产生电流信号，该电流信号经过阻抗放大器转换为电压信号，通过控制与数据采集系统进行采集、解调，最后通过计算机进行信号处理，反演出待测气体的浓度。本发明的检测装置具有灵敏度高、损耗低、成本低等优点。
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公开(公告)号：CN115979998A
公开(公告)日：2023-04-18
申请号：CN202310136417.X
申请日：2023-02-20
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种外差增强型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、第二半导体激光器、第一光学准直系统、第二光学准直系统、气室、石英音叉、阻抗放大器、激光控制及数据采集系统和计算机。本发明从增大信号的角度来提升系统信噪比，通过两个方面来有效增大测量信号幅值：一方面，双光束的入射使得石英音叉在做阻尼振荡时吸收了更高的功率，增大了压电信号；另一方面，新的调制信号仍然能够参与拍频信号的产生并且不改变其频率，使得叠加后拍频信号显著增强，从而有力改善系统信噪比。本发明具有灵敏度高、响应速度快、成本低等优点。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110927066B
公开(公告)日：2022-04-12
申请号：CN201911276394.2
申请日：2019-12-12
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G01N21/17
Abstract: 本发明公开了一种基于H形共振管提升光声光谱传感器性能的装置和方法，所述装置包括半导体激光器、激光准直系统、气室、H形共振管、石英音叉、直角棱镜、阻抗放大器、控制与数据采集系统、计算机，其中：H形共振管包括两个横向管和一个纵向管，第一横向管和第二横向管的中点位置由纵向管连通，纵向管的中点位置处设有两个开口；石英音叉和H形共振管放置在含有待测气体的气室中，纵向管穿过石英音叉的叉股间隙，且纵向管的两个开口位置与石英音叉的两个叉股相对准。本发明解决目前常用的声学共振管对石英光声光谱痕量气体传感器性能提升较低的问题，可使信号提高1800倍，具有放大倍数高、成本低、体积小等优点。
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公开(公告)号：CN110646348B
公开(公告)日：2021-11-16
申请号：CN201910978879.X
申请日：2019-10-15
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G01N21/17
Abstract: 本发明公开了一种基于平行入射的石英光声光谱传感系统，所述传感系统包括沿光束传播方向依次设置的半导体激光器、光学准直器、石英音叉、数据采集系统、计算机。本发明设计了一种新的激光入射到石英音叉的方式，激光平行于石英音叉的叉股入射，从音叉叉股的中间穿过最后直接打在音叉的底部。由于石英音叉的长度远大于其厚度，所以激光与气体有效的相互作用距离会大大增加，从而提高声波对石英音叉的作用效果使得石英音叉的输出信号增大，最终提高气体探测的灵敏度。
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公开(公告)号：CN113624718A
公开(公告)日：2021-11-09
申请号：CN202110930761.7
申请日：2021-08-13
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于压阻薄膜的光声光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置利用具备压阻效应的压阻薄膜探测气体分子吸收激光后所产生的光声信号。经频率调制的激光器发出的激光经准直器准直后再由聚焦透镜聚焦至压阻薄膜一侧，压阻薄膜本身与待测气体处于同一环境之中，聚焦点附近的气体分子吸收光能后跃迁至激发态，其中部分气体分子通过热弛豫过程回到基态，并向外发射声波，声波强度与气体浓度成正比。声波将在压阻薄膜表面产生压力，进而改变薄膜电导率。若在压阻薄膜两侧施加恒定电压，则流经薄膜的电流将与其自身电阻成反比。基于此，通过解调待测气体浓度与流经压阻薄膜的电流强度之间的关系，可实现气体检测的功能。
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公开(公告)号：CN112255213B
公开(公告)日：2021-07-06
申请号：CN202011105867.5
申请日：2020-10-15
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 一种燃烧场双组分同步激发的测量装置及测量方法，属于燃烧组分可视化技术领域。燃烧器设置在两个激光发射器的中部，每个激光发射器与燃烧器之间均沿激光发射方向依次设有光束调制系统以及聚焦透镜，每套光束调制系统以及对应的聚焦透镜均与燃烧器的燃烧场共焦设置；ICMOS相机上加装有干涉滤光片，干涉滤光片与燃烧器的燃烧场配合设置；脉冲信号发生器与两个激光发射器信号传输连接，计算机与ICMOS相机信号传输连接。本发明非接触式测量，不干扰火焰结构，克服了高频激发条件下，CH基和OH基荧光谱线重叠的问题，时序上能够做到完全同步，装置简单，节约成本，提供了可用于燃烧不稳定性机理分析和预测的火焰结构和热释数据。
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公开(公告)号：CN109507116B
公开(公告)日：2021-04-20
申请号：CN201811196116.1
申请日：2018-10-15
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明实施例涉及一种基于聚合物薄膜微腔的光声光谱气体传感装置，所述装置包括：沿光束传播方向依次设置的第一半导体激光器(1)、准直聚焦透镜组(2)、玻璃基片(3)、聚合物薄膜微腔(4)、光电探测器(5)、锁相放大器(6)、第二半导体激光器(7)、准直聚焦透镜组(8)、微型共振腔(9)、数据采集与控制模块(10)、计算机(11)。根据锁相放大器解调的二次谐波信号幅值作为系统探测的信号值，便可实现水汽浓度的反演。经系统各参数优化调节，根据探测信号强度与探测噪声综合评价此种光声光谱气体传感器的性能，技术效果优异。
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