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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：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：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：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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Patent Agency Ranking
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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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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