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公开(公告)号：CN113252573B
公开(公告)日：2022-09-30
申请号：CN202110572615.1
申请日：2021-05-25
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于腔增强的光热光谱痕量气体检测装置及方法，信号发生器产生的低频锯齿波和锁相放大器产生的高频正弦波被送入加法器，叠加后的信号构成激光波长的调制信号；调制信号被送入激光控制器中，通过温度和电流两个模块改变可调谐半导体激光器输出激光的波长，激光经激光准直系统后入射到待测气体气室中，待测目标气体吸收部分激光能量；激光从待测气体气室出射后经聚焦透镜光斑被聚焦到石英音叉叉指的根部位置，由于光致热弹性形变和压电效应，产生的振动信号转换为电信号并将此电信号输入到锁相放大器中进行谐波信号采集，谐波数据最后输入计算机中进行处理，反演气体浓度。本发明的装置具有灵敏度高、成本低、非接触式测量等优点。
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公开(公告)号：CN111220551B
公开(公告)日：2022-08-02
申请号：CN201911207243.1
申请日：2019-11-29
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于音叉共鸣的光热光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括激光器、激光准直系统、气室、第一石英音叉、第二石英音叉、阻抗放大器、控制与数据采集系统、计算机，其中：激光器经过控制与数据采集系统调制后输出激光，经激光准直系统后入射到气室内，待测目标气体吸收激光能量后，激光从气室出射并照射在第一石英音叉上；第一石英音叉吸收出射激光能量发生周期性的弹性形变进而产生振动，第二石英音叉产生共同振动，从而产生电流信号；阻抗放大器将电流信号放大为电压信号；控制与数据采集系统和计算机对放大后的电压信号进行采集和处理，反演出探测气体的浓度。本发明避免了热噪声源，减小了系统内噪声的引入。
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公开(公告)号：CN113252573A
公开(公告)日：2021-08-13
申请号：CN202110572615.1
申请日：2021-05-25
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于腔增强的光热光谱痕量气体检测装置及方法，信号发生器产生的低频锯齿波和锁相放大器产生的高频正弦波被送入加法器，叠加后的信号构成激光波长的调制信号；调制信号被送入激光控制器中，通过温度和电流两个模块改变可调谐半导体激光器输出激光的波长，激光经激光准直系统后入射到待测气体气室中，待测目标气体吸收部分激光能量；激光从待测气体气室出射后经聚焦透镜光斑被聚焦到石英音叉叉指的根部位置，由于光致热弹性形变和压电效应，产生的振动信号转换为电信号并将此电信号输入到锁相放大器中进行谐波信号采集，谐波数据最后输入计算机中进行处理，反演气体浓度。本发明的装置具有灵敏度高、成本低、非接触式测量等优点。
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公开(公告)号：CN117214100A
公开(公告)日：2023-12-12
申请号：CN202310979012.2
申请日：2023-08-04
Applicant: 哈尔滨工业大学 , 北京卫星环境工程研究所
IPC: G01N21/17 , G01N21/39 , G01N29/036 , G01N29/24
Abstract: 本发明公开了一种基于光强解调的差分‑光致热弹光谱痕量气体检测装置，所述装置包括激发半导体激光器、激光准直系统、气室、聚焦透镜、石英音叉、探测激光器、光纤分光器、光电探测器、信号发生器、激光控制器、锁相放大器和计算机，石英音叉在光致热弹效应下产生共振振动，探测激光经光纤分光器分别作用于石英音叉叉股内外两侧，经石英音叉遮挡透射过去的激光光强由同型号的光电探测器收集，当石英音叉振动时，经石英音叉叉股内外两侧通过的激光光强恰好产生相位互为180°的信号，这两路信号送入锁相放大器中作差分运算并被解调，理想情况下，作差分运算后信号将放大两倍，而噪声将互相抵消。本发明具有噪声免疫、灵敏度高、成本低等优点。
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公开(公告)号：CN116482033A
公开(公告)日：2023-07-25
申请号：CN202310421743.5
申请日：2023-04-19
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于石英音叉的差分光声光谱气体检测装置及方法，所述装置包括分布反馈式半导体激光器、激光准直器、聚焦透镜、差分光声池、第一石英音叉、第二石英音叉、控制与数据采集系统和计算机，分布反馈式半导体激光器输出的激光光源经激光准直器准直、聚焦透镜聚焦后入射到差分光声池的第一谐振腔内激发待测气体；待测气体吸收入射激光能量后产生光声信号，声波传输到第一石英音叉和第二石英音叉表面引起音叉产生周期性弹性形变进而引起石英音叉的振动，控制与数据采集系统对第一石英音叉和第二石英音叉探测产生的声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。本发明具有抑制低频噪声、灵敏度高、成本低、体积小等优点。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN115639156A
公开(公告)日：2023-01-24
申请号：CN202211236265.2
申请日：2022-10-10
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于石英管探测的石英增强光声光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括半导体激光器、激光聚焦系统、气室、石英管、控制与数据采集系统、计算机，经过控制与数据采集系统调制的半导体激光器输出激光，经激光聚焦系统后入射到气室内，同时穿过石英管，保证石英管轴向中心线与激光传播方向重合，待测目标气体在石英管中吸收激光能量，产生声波，声波使得石英管产生电信号，该电信号依次输入到控制与数据采集系统、计算机中进行解调与后续处理。本发明将石英设计成细长中空的管状，在管状结构中，气体与激光发生相互作用产生声波，声波作用于石英管上，石英管产生电流信号，据此电流信号进而反演出气体浓度。
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公开(公告)号：CN109946266B
公开(公告)日：2021-07-23
申请号：CN201910202212.0
申请日：2019-03-18
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本申请实施例涉及一种提高石英光热光谱气体浓度检测灵敏度的装置及方法，所述装置包括：沿光束传播方向依次设置的激光器控制模块(1)、半导体激光器(2)、准直透镜(3)、气体吸收池(4)、石英音叉(5)、控制与数据采集系统(6)以及计算机(7)；所述准直透镜的焦距应小于10mm；所述石英音叉为具有压电特性的材料制成，表明镀有银层，其共振频率为20kHz‑70kHz，所述石英音叉品质因子大于等于10000；所述石英音叉根部具有第一尺寸的宽度方向和第二尺寸的厚度方向；所述石英音叉根部宽度方向靠近边缘的位置开有一窗口，所述窗口为去除所述银层的窗口，用于供探测激光射入。本申请检测装置具有结构简单、灵敏度高、成本低等优点。
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公开(公告)号：CN110006828A
公开(公告)日：2019-07-12
申请号：CN201910346415.7
申请日：2019-04-26
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种改进光声光谱痕量气体传感器性能的装置及方法，所述装置包括脉冲激光器、激光准直系统、薄膜偏振片、第一直角棱镜、普克尔盒、光声池、第二直角棱镜、前置放大器、控制与数据采集系统和计算机，所述脉冲激光器、激光准直系统、薄膜偏振片、第一直角棱镜、普克尔盒、光声池、第二直角棱镜沿光束传播方向依次设置；所述光声池内设置有麦克风；所述麦克风和前置放大器相连；所述前置放大器和控制与数据采集系统相连；所述控制与数据采集系统和计算机相连。本发明利用普克尔盒改变激光的偏振态以及两块直角棱镜实现光束的多次反射。
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公开(公告)号：CN118190870A
公开(公告)日：2024-06-14
申请号：CN202410293562.3
申请日：2024-03-14
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于面外振动模式的珐珀解调光致热弹光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括半导体激光器、激光准直系统、气室、聚焦透镜、石英音叉、可调谐激光器、光纤环形器、光电探测器、信号发生器、激光控制器、锁相放大器、计算机。石英音叉在光致热弹效应下产生面外基频振动，探测激光从光纤端面射出并垂直于音叉叉指正表面，与其构成珐珀腔，珐珀腔的反射光束由光电探测器收集，锁相放大器解调这部分反射光即可获得石英音叉的振动信息进而反演出气体浓度。该方法可以规避传统压电效应引入的热噪声，简化系统调节难度并提高LITES系统的信噪比和稳定性，最终实现传感器探测性能的提升和对低弛豫速率分子的检测。
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公开(公告)号：CN118111948A
公开(公告)日：2024-05-31
申请号：CN202410228793.6
申请日：2024-02-29
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于凹凸球面镜的改进型密集光斑型多光程池的气体测量装置与方法，所述装置包括可调谐半导体激光器、激光光束准直单元、改进型密集光斑型多光程池、光电探测器、信号发生器、信号解调单元、加法器、激光器控制单元和计算机。本发明利用基于凹凸球面镜的改进型密集光斑型多光程池作为气体吸收池，经波长调制的激光器发出的激光经准直器准直后进入气体吸收池当中，透射后的激光信号由探测器探测接收转换为电信号，一路直接输入至信号解调单元当中来获取谐波信号；另一路通过拟合的方法来得到激光强度信号，得到的二次谐波峰值信号经过标准气体校准后，从而给出气体浓度的绝对值，实现检测气体浓度的功能。
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