The utility model relates to a self mixing based on high sensitivity diaphragm photoacoustic spectroscopy sensor, including sensor source, excitation light source, the first optical coupler, acoustic cavity and a signal processing circuit unit, sensor source, excitation light source emitting laser through the first optical fiber coupler is composed of light guide body cavity; photoacoustic cavity comprises a ceramic casing and the high sensitivity of the diaphragm; the excitation light source emitting laser excited gas molecules to produce photoacoustic signal, and cause high sensitivity diaphragm vibration sensor source; as the detection light to high sensitivity is reflected back to the surface of diaphragm, optical fiber, optical fiber sensing by cavity output to the light generated from the hybrid photoacoustic spectrum; self mixing photoacoustic spectroscopy the signal processing unit through the signal processing circuit, frequency and amplitude of high sensitivity vibration diaphragm, concentration, pressure and gas Information. The utility model adopts the self mixing interference sensing technology, and the light path structure is more simple and reliable, and the long-distance and distributed gas detection can be realized.
【技术实现步骤摘要】
基于自混合的高灵敏度膜片式光声光谱传感器
本技术涉及光声光谱测量系统，具体地说是一种基于自混合的高灵敏度膜片式光声光谱传感器。
技术介绍
光声光谱检测技术在环境监测、工业过程控制以及医学诊断等领域得到广泛应用。光声光谱气体检测技术是基于气体光声效应的一种光谱检测方法，它的基本原理是利用待测气体分子受外界光源激发，吸收特定波长光子的能量，气体分子跃迁到激发态，再通过热释放吸收的能量，从而引起气体温度变化产生了压强变化。当激发光源以一定频率的信号调制，气体会产生与调制信号频率相同的声频信号，利用传感器检测出该光声信号，即可获得待检测气体的信息。在光谱分析技术中，光声光谱气体检测方法作为一种理想的无背景噪声光谱检测技术，因其具有良好的选择性，不受反射光、散射光和透射背景光的影响，检测灵敏度极高等优点，在气体检测领域中优势突出，相关检测原理和方法得到了迅速发展。为了实现高性能的光声光谱系统，人们提出采用二氧化碳等气体激光器作为激发光源，虽然效率高、光束质量好，但体积庞大，价格昂贵，难以便携和移动。而半导体激光器虽体积小且可靠性高，但一般输出功率较低，光束质量差。量子级联激光器技术仍不成熟，且价格昂贵，功率低，难以调谐。而光声光谱检测系统的另外两个重要部分，即光声池结构和压力传感器的性能也对光声检测系统性能起着至关重要的作用。现有大多数光声光谱系统的光声池为实现光声信号的增强，大多采用共振式结构，但这将导致光声池尺寸大，光声信号在传递过程中存在复杂影响因素，且一般激发光路采用空间耦合，光学窗口也会引入额外噪声。另一方面，光声信号的拾取大多米用商用电容式麦克风...
【技术保护点】
一种基于自混合的高灵敏度膜片式光声光谱传感器，其特征是：包括传感光源（1）、激发光源（2）、第一耦合器（3）、光声腔体（4）及信号处理电路单元（5），所述传感光源（1）、所述激发光源（2）出射激光经所述第一耦合器（3）由光纤导入所述光声腔体（4）内；所述光声腔体（4）包括陶瓷套管（8），所述陶瓷套管（8）上开有气体窗口（7），所述陶瓷套管（8）的一端设置有高灵敏度膜片（6），其另一端设置有陶瓷插芯（9），被检测气体通过所述气体窗口（7）流入所述陶瓷套管（8）内与所述高灵敏度膜片（6）形成光声池；所述激发光源（2）出射激光激发气体分子产生光声信号，并引起所述高灵敏度膜片（6）振动；所述传感光源（1）作为检测光信号入射到所述高灵敏度膜片（6）表面，被反射回光纤端面，经光纤输出至所述传感光源（1）的腔内产生自混合光声光谱信号；所述自混合光声光谱信号经所述信号处理电路单元（5）处理，获得所述高灵敏度膜片（6）振动频率和幅度，进而获得气体的浓度、压力信息。
【技术特征摘要】
1.一种基于自混合的高灵敏度膜片式光声光谱传感器，其特征是:包括传感光源(I)、激发光源(2)、第一耦合器(3)、光声腔体(4)及信号处理电路单元(5)，所述传感光源(I)、所述激发光源(2)出射激光经所述第一耦合器(3)由光纤导入所述光声腔体(4)内；所述光声腔体(4)包括陶瓷套管(8)，所述陶瓷套管(8)上开有气体窗口(7)，所述陶瓷套管(8)的一端设置有高灵敏度膜片(6)，其另一端设置有陶瓷插芯(9)，被检测气体通过所述气体窗口( 7 )流入所述陶瓷套管(8 )内与所述高灵敏度膜片(6 )形成光声池；所述激发光源(2 )出射激光激发气体分子产生光声信号，并引起所述高灵敏度膜片(6 )振动；所述传感光源(I)作为检测光信号入射到所述高灵敏度膜片(6)表面，被反射回光纤端面，经光纤输出至所述传感光源(I)的腔内产生自混合光声光谱信号；所述自混合光声光谱信号经所述信号处理电路单元(5)处理，获得所述高灵敏度膜片(6)振动频率和幅度，进而获得气体的浓度、压力信息。2.按照权利要求1所述的基于自混合的高灵敏度膜片式光声光谱传感器，其特征是:所述传感光源(I)包括顺序相连的波分复用器(11)、光纤光栅(12)、增益介质(13)及第二耦合器(16)，所述波分复用器(11)的另一输入端口与泵浦单元(10)相连；所述泵浦单元(10)出射的泵浦激光通过所述波分复用器(11)引入所述增益介质(13)使增益介质粒子数反转；所述光纤光栅(12)与所述第二耦合器(16)构成激光器的线性谐振腔，并选择与所述光纤光栅(12)波长匹配的激光并由所述第二I禹合器(16)的输出端口输出。3.按照权利要求1所述的基于自混合的高灵敏度膜片式光声光谱传感器，其特征是:所述传感光源(I)包括顺序相连的波分复用器(11 )、两个中心波长匹配的光纤光栅(12)构成的光纤光栅对以及位于所 述光纤光栅对之间的增益介质(13)，所述波分复用器(11)...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕亮，杜正婷，俞本立，朱军，杨波，赵云鹤，张文华，吴爽，徐峰，周博，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：实用新型
国别省市：
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