[实用新型]用于气体含量检测的光声光谱检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种广泛的应用于物理、化学、生物、医学、化工、环保、材料科学等多个领域的精密科学检测仪器，具体涉及一种用于气体含量检测的光声光谱检测装置。

背景技术

检测技术是科技领域的重要组成部分。可以说，科技发展的每一步都离不开检测技术的配合，尤其是极端条件下的检测技术，已成为深化认识自然的重要手段。

近几十年来，随着电子技术的快速发展，各种弱物理量（如弱光、弱电、弱磁）测量有了长足的发展，其检测方法大都是通过各种传感器做电量转换，使测量对象转换成电量。基本方法有：相干测量法，重复信号的平均时域法，离散信号的统计平均法及计算机处理法等。但由于弱信号本身的涨落，传感器本身及测量仪噪声等的影响，检测的灵敏度及准确性受到了极大的限制。近年来，各国的科学家们对光声光谱技术进行了大量广泛而深入的研究。人们通过检测声波及热效应便可对物质的力、热、声、光、磁等各种特性进行分析研究，并且这种检测适用于几乎所有类型的试样，甚至还可以进行试样的亚表面无损检测和成像。这种方法成功解决了以往用传统方法所不易解决的难题，因而广泛的应用于物理、化学、生物、医学、化工、环保、材料科学等多个领域，成为科学研究中十分重要的检测和分析手段。

光声光谱检测之所以有如此迅速的发展并得到日益广泛的应用，是由其本身的特点所决定的。与普通的光谱测量相比，光声光谱检测的光声信号直接取决于物质吸收光能的大小，反射光、散射光对光声的检测的干扰很小；因此，对于弱信号，则可以通过增大入射光功率的办法来提高检测的信噪比；同时，它还是唯一可以用检测试样剖面吸收光谱的方法。在光声检测中，试样本身既是被测物质，又是吸收光波的检测器，因此可以在一个很宽的波谐范围内进行研究，而不必改变检测系统，给实际操作带来极大的方便。光声效应是研究物质荧光、光电和光化学极其灵敏而又十分有效的方法，这是因为光声信息是物质吸收了经调制后的外界入射能量，由受激态跃迁到低能态而产生的，因此，它与物质受激后的辐射过程、光化学过程等是互补的，从而大大的提高了检测的灵敏度。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于气体含量检测的光声光谱检测装置，它基于光声光谱法，利用激光光源的高强度功率及单色性激光光声谱可达到很高的检测灵敏度和分辨率，比传统传感器的检测灵敏度和精确度都要高。

为实现上述目的，本实用新型提供一种用于气体含量检测的光声光谱检测装置，其特点是，该装置包含光源模块，设置在光源模块旁的光声腔模块，与光声腔模块电路连接的数据收集放大模块；

上述的光声腔模块包含：

光声光谱系统；

设置在光声光谱系统内的共振腔，其设置在光源模块所发出的光路上；

微音器，其紧密贴合共振腔设置；

设置在光声光谱系统侧壁上的窗片，其设置在光源模块所发出的光路上；

设置在光声光谱系统侧壁上的光声腔入气口，其通过气管连接共振腔的进气口；以及，

设置在光声光谱系统侧壁上的光声腔出气口，其通过气管连接共振腔的出气口。

上述的光源模块包含依次设置在该光源模块所输出光路所在直线上的球面反射镜、红外光源、调制盘、滤光盘；该滤光盘相对于所述的窗片设置；

上述的调制盘和滤光盘分别电路连接有步进电机。

上述的数据收集放大模块包含与微音器的输出端电路连接的前置放大器，以及与前置放大器输出端电路连接的锁相放大器；该锁相放大器的输出端电路连接后续的处理设备。

该装置还包含有缓冲室，其出气口连接光声腔入气口，该缓冲室的进气口连接被测的试样气体。

该装置还包含有真空泵，其进气口连接光声腔出气口。

上述的缓冲室的进气口与出气口处还分别设有若干电磁阀。

上述的真空泵的进气口处还设有电磁阀。

上述的光声腔入气口和光声腔出气口设置在光声光谱系统上的声压波节处。

上述的微音器设置在共振腔的波腹点。

采用光声光谱法测量气体的浓度，打开电磁阀，通过真空泵把试样气体经由缓冲室输入共振腔，关闭各电磁阀，用红外光源发送的红外光辐射共振腔中的试样气体，气体通过吸收光脉冲，产生声波，微音器检测其强度，转为电信号，该信号通过前置放大器和锁相放大器后，传输至后续处理设备分析气体含量并储存。