[发明专利]光声光谱检测系统及方法

权利要求书

1.一种光声光谱检测系统，其特征在于，所述系统包括：

广谱光源（20），所述广谱光源（20）用于激励光声信号；

光谱色散器件（21），所述光谱色散器件（21）用于将所述广谱光源（20）的能量按频谱顺序在空间展开；

空间光调控器（30），所述空间光调控器（30）位于光谱色散器件（21）的焦平面，用于对所述广谱光源（20）的不同频谱分量进行周期性空间方位调制；

光声池（13），所述光声池（13）包括窗口（14）与声传感器（15），用于盛载待测气体，所述声传感器（15）用于探测由所述空间光调控器（30）周期性投射的待测气体可吸收频谱分量与待测气体作用后所产生的声波信号。

2.一种光声光谱检测系统，其特征在于，所述系统包括：

广谱光源（20），所述广谱光源（20）用于激励光声信号；

光谱色散器件（21），所述光谱色散器件（21）用于将所述广谱光源（20）的光能量按频谱顺序在空间展开；

空间光调控器（30），所述空间光调控器（30）位于光谱色散器件（21）的焦平面，用于对所述广谱光源（20）的不同频谱分量进行周期性空间方位的调制；

谐振光声池（90），所述谐振光声池（90）包括声传感器（15）和两个谐振腔（91），用于盛载被检测气体，所述声传感器（15）探测由所述空间光调控器（30）周期性投射的待测气体可吸收频谱分量与待测气体作用后所产生的声波信号。

3.根据权利要求2所述的一种光声光谱检测系统，其特征在于，所述空间光调控器（30）将所述广谱光源（20）中的待测气体可吸收频谱分量周期性地交替投射到所述两个谐振腔（91）中。

4.根据权利要求2所述的一种光声光谱检测系统，其特征在于，所述空间光调控器（30）将所述广谱光源（20）中处于吸收峰的频谱分量和处于非吸收峰的频谱分量周期性地交替投射到所述两个谐振腔（91）中。

5.一种光声光谱检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

采用光谱色散器件（21）将广谱光源（20）的光能量按波长在空间展开并投射到空间光调控器（30）的阵列光偏转像元（31）；

控制所述光偏转像元（31），将对应气体吸收峰的频谱分量周期性地投射到光声池（13）中；

接收所述光声池（13）内的声波信号并采用锁相检测方法进行信号处理。

6.一种光声光谱检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

采用光谱色散器件（21）将广谱光源（20）的光能量按波长在空间展开，并投射到空间光调控器（30）的阵列光偏转像元（31）上；

控制所述光偏转像元（31），分别将对应气体吸收峰的频谱分量和另一束偏离气体吸收峰的频谱分量周期性地交替投射到光声池（13）中；

接收所述光声池（13）内的声波信号并采用锁相检测方法进行信号处理。

7.根据权利要求6所述的一种光声光谱检测方法，通过动态改变光偏转像元（31）的数量调节所述对应气体吸收峰的频谱分量与另一束偏离气体吸收峰的频谱分量，使得两者在光声池中由于池壁和窗口吸收所产生的背景信号完全相同。

8.一种光声光谱检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

采用光谱色散器件（21）将广谱光源（20）的光能量按波长在空间展开，并投射到空间光调控器（30）的阵列光偏转像元（31）上；

控制所述光偏转像元（31），在以气体吸收峰为中心的一个光谱区间，按光谱波长顺序对频谱分量周期性往复扫描并投射到光声池（13）中；

接收所述光声池（13）内的声波信号，采用锁相检测方法对所述周期性往复扫描频率的二倍频进行信号提取。