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公开(公告)号：CN118190870A
公开(公告)日：2024-06-14
申请号：CN202410293562.3
申请日：2024-03-14
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于面外振动模式的珐珀解调光致热弹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、激光准直系统、气室、聚焦透镜、石英音叉、可调谐激光器、光纤环形器、光电探测器、信号发生器、激光控制器、锁相放大器、计算机。石英音叉在光致热弹效应下产生面外基频振动，探测激光从光纤端面射出并垂直于音叉叉指正表面，与其构成珐珀腔，珐珀腔的反射光束由光电探测器收集，锁相放大器解调这部分反射光即可获得石英音叉的振动信息进而反演出气体浓度。该方法可以规避传统压电效应引入的热噪声，简化系统调节难度并提高LITES系统的信噪比和稳定性，最终实现传感器探测性能的提升和对低弛豫速率分子的检测。
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公开(公告)号：CN118111948A
公开(公告)日：2024-05-31
申请号：CN202410228793.6
申请日：2024-02-29
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于凹凸球面镜的改进型密集光斑型多光程池的气体测量装置与方法，所述装置包括可调谐半导体激光器、激光光束准直单元、改进型密集光斑型多光程池、光电探测器、信号发生器、信号解调单元、加法器、激光器控制单元和计算机。本发明利用基于凹凸球面镜的改进型密集光斑型多光程池作为气体吸收池，经波长调制的激光器发出的激光经准直器准直后进入气体吸收池当中，透射后的激光信号由探测器探测接收转换为电信号，一路直接输入至信号解调单元当中来获取谐波信号；另一路通过拟合的方法来得到激光强度信号，得到的二次谐波峰值信号经过标准气体校准后，从而给出气体浓度的绝对值，实现检测气体浓度的功能。
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公开(公告)号：CN108489905B
公开(公告)日：2021-02-12
申请号：CN201810201406.4
申请日：2018-03-12
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明实施例涉及一种痕量气体检测的方法，包括沿光束传播方向依次设置的半导体激光器(1)、激光准直聚焦系统(2)、石英谐振器(3)、阻抗放大器(4)、控制与数据采集系统(5)、计算机(6)。半导体激光器(1)输出激光经激光准直聚焦系统(2)聚焦后沿石英谐振器(3)的宽度面传输，气体分子吸收激光后产生的声波直接作用到石英谐振器(3)的宽度面上。石英谐振器(3)受到声波激励后产生的压电信号传输至阻抗放大器(4)并由控制与数据采集系统(5)与计算机(6)进行信号解调与后处理。本方法能够快速检测出大气环境中存在多种痕量气体。
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公开(公告)号：CN112285027A
公开(公告)日：2021-01-29
申请号：CN202011172982.4
申请日：2020-10-28
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于单音叉探测的光声光热双光谱气体传感装置及方法，所述装置包括激光器、光束准直器、气室、石英音叉、直角棱镜、光谱数据采集系统、计算机，激光器输出激光经光束准直器入射到气室内并传输通过石英音叉的叉股间隙，待测目标气体吸收激光能量后产生声波推动石英音叉进行摆动，产生光声电流信号；激光传输射出气室入射在直角棱镜上，由直角棱镜反射出的激光再度入射到气室内并打到石英音叉的根部位置，石英音叉吸收激光能量后发生弹性形变，从而产生光热电流信号；光声电流信号和光热电流信号由光谱数据采集系统和计算机进行信号解调与后续处理，反演出气体的浓度。本发明具有结构简单、成本低、探测灵敏度高等优点。
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公开(公告)号：CN108489905A
公开(公告)日：2018-09-04
申请号：CN201810201406.4
申请日：2018-03-12
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明实施例涉及一种痕量气体检测的方法，包括沿光束传播方向依次设置的半导体激光器(1)、激光准直聚焦系统(2)、石英谐振器(3)、阻抗放大器(4)、控制与数据采集系统(5)、计算机(6)。半导体激光器(1)输出激光经激光准直聚焦系统(2)聚焦后沿石英谐振器(3)的宽度面传输，气体分子吸收激光后产生的声波直接作用到石英谐振器(3)的宽度面上。石英谐振器(3)受到声波激励后产生的压电信号传输至阻抗放大器(4)并由控制与数据采集系统(5)与计算机(6)进行信号解调与后处理。本方法能够快速检测出大气环境中存在多种痕量气体。
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Patent Agency Ranking
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：CN105548023B
公开(公告)日：2019-04-02
申请号：CN201510990762.5
申请日：2015-12-28
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G01N21/17
Abstract: 本发明公开了一种基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器及测量方法，所述传感器由半导体激光源、光纤合束器、锥形光纤、石英音叉、相位调制器构成，其测量方法如下：步骤一、半导体激光源发射出的激光输入光纤合束器，经相位调制器后使得光纤合束器构成光学谐振腔，光纤内的激光功率得到放大增强，继而使得锥形光纤处产生较强的光学倏逝场；步骤二、待测目标气体吸收锥形光纤处的倏逝波场能量，产生声波场，石英音叉探测声波信号，反演气体浓度。本发明有效地提高了激光激发功率，进而极大地改进了光声光谱气体传感器的探测灵敏度。
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公开(公告)号：CN105510233A
公开(公告)日：2016-04-20
申请号：CN201510984967.2
申请日：2015-12-25
Applicant: 哈尔滨工业大学
CPC classification number: G01N21/1702 , G01N21/01 , G01N2021/0106 , G01N2021/1704 , G01N2201/08
Abstract: 本发明公开了一种多点测量的光声光谱气体传感器及测量方法，所述光声光谱气体传感器由半导体激光源、光纤分束器、石英音叉、锁相放大器构成，其中：半导体激光器输出的激光束经光纤分束器分为N束激光后传输至N个石英音叉处，石英音叉将声波信号转化为电流信号传输至锁相放大器。利用其实现微量气体传感测量的方法如下：步骤一、半导体激光源发射出的激光通过光纤分束器将激光束分为N束，N>1；步骤二、待测目标气体吸收光纤分束器输出的激光能量，产生声波场，N个石英音叉接受声波信号并转化为电流信号，锁相放大器对此电流信号进行解调，反演气体浓度。本发明可以实现空间浓度场多点的同时测量，具有简单易行、可靠性高、成本低的优点。
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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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