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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：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：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：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：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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Patent Agency Ranking
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：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：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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