[实用新型]一种用于光声光谱痕量气体检测的球形共振式光声池

说明书

本实用新型涉及一种用于光声光谱痕量气体检测的球形共振式光声池，包括有用于通入待测气体的进气管道、用于排出待测气体的出气管道、位于光声池中部的球形谐振腔，球形谐振腔为空心球形腔体，第一光学窗口、第一缓冲腔、第一连接腔、球形谐振腔、第二连接腔、第二缓冲腔、第二光学窗口自光声池一端至另一端依次同轴分布地相连通，进气管道与第一缓冲腔相连通、出气管道与第二缓冲腔相连通；球形谐振腔上方开设有用于插入麦克风的麦克风插槽，且麦克风插槽与球形谐振腔之间通过麦克风连接腔相连通。本实用新型结构简单、安装简易、体积小、灵敏度高、低背景噪声；采用球形光声池结构，相对于圆柱形光声池具有更高的Q值，声学检测性能好。

技术领域

本实用新型涉及痕量气体检测技术领域，具体是涉及一种用于光声光谱痕量气体检测的球形共振式光声池。

背景技术

光声光谱痕量气体检测技术是基于光热效应的一种高灵敏、低背景、动态范围宽、以及检测过程中对样品无损耗等特点的一种高灵敏气体探测技术，目前已广泛应用于煤矿开采、化工行业、环境检测、生物医疗等领域。

光声池是光声光谱痕量检测技术的关键零部件，光声信号的检测灵敏度与光声池的几何形状及其构成密不可分。目前光声池主要为共振型结构，共振型结构的光声池主要几何形状为圆柱形；并且采用圆柱形光声池时主要利用它的一阶纵向共振模式，圆柱形光声池结构简单、加工制造方便，利用传统的机械加工工艺即可完成；然而圆柱形光声池声学损耗较大、Q值较低，光声学检测的灵敏度提升空间有限。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于光声光谱痕量气体检测的球形共振式光声池，具有结构简单、体积小、灵敏度高、低背景噪声、优良的声学性能等特点。

为解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：一种用于光声光谱痕量气体检测的球形共振式光声池，包括有用于通入待测气体的进气管道、用于排出待测气体的出气管道，还包括有位于光声池中部的球形谐振腔，以及第一光学窗口、第一缓冲腔、第一连接腔、麦克风插槽、麦克风连接腔、第二连接腔、第二缓冲腔、第二光学窗口；

所述球形谐振腔为空心球形腔体，所述第一光学窗口、第一缓冲腔、第一连接腔、球形谐振腔、第二连接腔、第二缓冲腔、第二光学窗口自光声池一端至另一端依次同轴分布地相连通，且第一光学窗口与第二光学窗口、第一缓冲腔与第二缓冲腔、第一连接腔与第二连接腔分别关于球形谐振腔对称分布；

所述进气管道与第一缓冲腔相连通、出气管道与第二缓冲腔相连通；所述球形谐振腔上方开设有用于插入麦克风的麦克风插槽，且麦克风插槽与球形谐振腔之间通过麦克风连接腔相连通。

在上述技术方案基础上，所述球形谐振腔的球腔半径r满足5mm≤r≤10mm；所述出气管道与进气管道的内径R1均满足0<R1≤1mm；所述麦克风连接腔的孔径R2满足0<R2≤1mm；所述第一连接腔与第二连接腔的孔径R3均满足1.5mm≤R3≤2mm，第一连接腔与第二连接腔长度均为第一连接腔或第二连接腔孔径R3的2倍；所述第一缓冲腔与第二缓冲腔的长度均为球形谐振腔的球腔半径r的1/2，且半径均为第一连接腔或第二连接腔孔径R3的3倍。

在上述技术方案基础上，所述光声池为长方体结构。

本实用新型具备的有益效果：本实用新型结构简单、安装简易、体积小、灵敏度高、低背景噪声；本实用新型采用球形光声池结构，相对于圆柱形光声池具有更高的Q值，声学检测性能好。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图中标号为：1-第一光学窗口、2-第一缓冲腔、3-第一连接腔、4-进气管道、5-麦克风插槽、6-麦克风连接腔、7-球形谐振腔、8-出气管道、9-第二连接腔、10-第二缓冲腔、11-第二光学窗口。

具体实施方式