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公开(公告)号：CN109975214B
公开(公告)日：2021-04-23
申请号：CN201910267695.2
申请日：2019-04-03
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 一种石英光声光谱气体浓度检测装置及方法，属于气体浓度检测领域。激光器控制模块、半导体激光器、准直聚焦透镜组、声波增强与探测模块、控制与数据采集系统及计算机沿光束传播方向设置；激光器控制模块设置半导体激光器的工作温度与电流；半导体激光器输出激光束；准直聚焦透镜组包含两个非球面透镜，声波增强与探测模块包括石英音叉和圆环，半导体激光器输出的激光束聚焦在石英音叉的叉指之间且位于圆环的中心，石英音叉产生压电信号并传输至数据采集系统，控制与数据采集系统对产生的压电信号进行解调与采集并与计算机连接，计算机通过上位机软件进行实时通讯。本发明改善了气体浓度检测灵敏度，增强了传感器系统信号，降低了系统噪声。
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公开(公告)号：CN109975214A
公开(公告)日：2019-07-05
申请号：CN201910267695.2
申请日：2019-04-03
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 一种石英光声光谱气体浓度检测装置及方法，属于气体浓度检测领域。激光器控制模块、半导体激光器、准直聚焦透镜组、声波增强与探测模块、控制与数据采集系统及计算机沿光束传播方向设置；激光器控制模块设置半导体激光器的工作温度与电流；半导体激光器输出激光束；准直聚焦透镜组包含两个非球面透镜，声波增强与探测模块包括石英音叉和圆环，半导体激光器输出的激光束聚焦在石英音叉的叉指之间且位于圆环的中心，石英音叉产生压电信号并传输至数据采集系统，控制与数据采集系统对产生的压电信号进行解调与采集并与计算机连接，计算机通过上位机软件进行实时通讯。本发明改善了气体浓度检测灵敏度，增强了传感器系统信号，降低了系统噪声。
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公开(公告)号：CN109946266A
公开(公告)日：2019-06-28
申请号：CN201910202212.0
申请日：2019-03-18
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本申请实施例涉及一种提高石英光热光谱气体浓度检测灵敏度的装置及方法，所述装置包括：沿光束传播方向依次设置的激光器控制模块(1)、半导体激光器(2)、准直透镜(3)、气体吸收池(4)、石英音叉(5)、控制与数据采集系统(6)以及计算机(7)；所述准直透镜的焦距应小于10mm；所述石英音叉为具有压电特性的材料制成，表明镀有银层，其共振频率为20kHz-70kHz，所述石英音叉品质因子大于等于10000；所述石英音叉根部具有第一尺寸的宽度方向和第二尺寸的厚度方向；所述石英音叉根部宽度方向靠近边缘的位置开有一窗口，所述窗口为去除所述银层的窗口，用于供探测激光射入。本申请检测装置具有结构简单、灵敏度高、成本低等优点。
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公开(公告)号：CN105098584B
公开(公告)日：2018-03-27
申请号：CN201510630955.X
申请日：2015-09-29
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: H01S3/105
Abstract: 本发明公开了一种利用激光输出镜膜层控制技术实现多光束脉冲激光输出的装置及方法，所述装置包括谐振腔前腔镜、环形聚光腔、激光泵浦源、激光晶体棒、调Q晶体、可控镀膜激光输出镜，谐振腔前腔镜和可控镀膜激光输出镜构成激光振荡器的谐振腔，激光泵浦源发射出的激光经环形聚光腔汇聚到激光晶体棒中，激光晶体棒吸收泵浦能量，在谐振腔前腔镜和可控镀膜激光输出镜之间产生振荡激光，该激光经由调Q晶体后将被调制成脉冲形式，经过可控镀膜激光输出镜后输出多光束激光到谐振腔外。本发明利用可控镀膜技术实现谐振腔内多光束激光振荡最终产生多光束脉冲激光输出（N束），用于提高发动机点火成功几率以及可靠性。
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公开(公告)号：CN105548023A
公开(公告)日：2016-05-04
申请号：CN201510990762.5
申请日：2015-12-28
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G01N21/17
CPC classification number: G01N21/1702 , G01N2021/1704
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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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN104538824A
公开(公告)日：2015-04-22
申请号：CN201510019951.8
申请日：2015-01-15
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: H01S3/0941
Abstract: 本发明公开了一种利用微透镜阵列实现多光束脉冲激光输出的装置及方法。所述装置沿光束传播方向依次设置有半导体激光泵浦源、非球面透镜、微透镜阵列、激光前腔镜、激光晶体、调Q模块、激光输出镜，激光前腔镜和激光输出镜构成激光振荡器的谐振腔，半导体激光泵浦源发射出的激光经非球面透镜和微透镜阵列准直分束聚焦后入射到激光晶体中，激光晶体吸收泵浦能量，在激光前腔镜和激光输出镜之间产生振荡激光，该激光经由调Q模块后将被调制成脉冲形式，经激光输出镜后输出到谐振腔外。本发明利用微阵列透镜实现多光束脉冲激光输出(N*M个)，用于提高发动机点火成功几率以及可靠性。
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公开(公告)号：CN118032658A
公开(公告)日：2024-05-14
申请号：CN202410208944.1
申请日：2024-02-26
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于局域表面等离激元共振的光致热弹光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括可调谐半导体激光器、光束准直单元、前聚焦透镜、气室、后聚焦透镜、石英音叉、金属微纳阵列、信号解调单元、信号发生器、加法器、激光器控制单元和计算机。本发明通过在石英音叉叉指根部表面增加一层尺寸与激光光斑相当的金属微纳阵列，使石英音叉对1550nm激光的吸收率由5％以下增长到90％以上，吸光度提升约20倍，在不改变激光功率情况下实现信号显著增强，从而提升气体检测系统的灵敏度和信噪比。
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公开(公告)号：CN117825291A
公开(公告)日：2024-04-05
申请号：CN202410197638.2
申请日：2024-02-22
Applicant: 哈尔滨工业大学
IPC: G01N21/17
Abstract: 本发明公开了一种基于压电陶瓷音叉的光声光谱痕量气体检测装置及方法，利用压电陶瓷音叉探测气体分子吸收激光后所产生的光声信号，待测气体充满压电陶瓷音叉叉指间隙，经频率调制的激光器发出的激光经准直聚焦后传输至压电陶瓷音叉叉指间隙，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。声波在音叉表面施加压力，进而产生压电效应。音叉两端接至信号解调单元，信号解调单元解调出二次谐波信号，基于此，最终可获得气体浓度与解调出二次谐波信号峰值电压之间的关系曲线，实现气体检测的功能。
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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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公开(公告)号：CN115979998A
公开(公告)日：2023-04-18
申请号：CN202310136417.X
申请日：2023-02-20
Applicant: 哈尔滨工业大学
Abstract: 本发明公开了一种外差增强型光致热弹光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括第一半导体激光器、第二半导体激光器、第一光学准直系统、第二光学准直系统、气室、石英音叉、阻抗放大器、激光控制及数据采集系统和计算机。本发明从增大信号的角度来提升系统信噪比，通过两个方面来有效增大测量信号幅值：一方面，双光束的入射使得石英音叉在做阻尼振荡时吸收了更高的功率，增大了压电信号；另一方面，新的调制信号仍然能够参与拍频信号的产生并且不改变其频率，使得叠加后拍频信号显著增强，从而有力改善系统信噪比。本发明具有灵敏度高、响应速度快、成本低等优点。
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