一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，包括復(fù)合光源、窗片、氣體池、聲敏元件組成；本發(fā)明通過(guò)對(duì)復(fù)合光源內(nèi)的輸出光束進(jìn)行調(diào)制去激勵(lì)氣體池內(nèi)的氣體，使氣體池內(nèi)的氣體受激后無(wú)輻射躍遷產(chǎn)生光熱信號(hào)，通過(guò)聲敏元件測(cè)量光熱信號(hào)，對(duì)聲敏元件的信號(hào)進(jìn)行分析處理，即可換算出被測(cè)氣體的濃度。本耦合裝置具有小體積、快速響應(yīng)、低背景噪聲、多組分同時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，適用于環(huán)境氣體的光聲光譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也可用于光譜分析、分析儀器等領(lǐng)域相關(guān)設(shè)備的多光源耦合與檢測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計(jì)一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，適用于環(huán)境氣體的光聲光譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也可用于光譜分析、波普分析、化學(xué)計(jì)量等領(lǐng)域相關(guān)設(shè)備的多光源耦合，屬于儀器儀表【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光聲光譜技術(shù)應(yīng)用于氣體檢測(cè)是通過(guò)檢測(cè)氣體分子對(duì)激光光子能量的吸收來(lái)定量分析氣體的濃度，如果把光源用某種聲頻進(jìn)行調(diào)制，在一個(gè)特制的光聲腔中就可以通過(guò)聲探測(cè)器檢測(cè)到與調(diào)制頻率相同的聲音信號(hào)，通過(guò)該聲音信號(hào)可以解析出氣體濃度。由于不同氣體對(duì)不同頻率的光源具有選擇性吸收特性，如果有多種頻率的光源，則可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)光聲腔內(nèi)同時(shí)監(jiān)測(cè)多種氣體。
[0003]現(xiàn)有的光聲氣體測(cè)量裝置主要是采用單端單光源入射到氣體池中，其光源的單一性決定了測(cè)量氣體的種類(lèi)少，局限性很大。
[0004]在某些研究中采用的是一個(gè)光源對(duì)應(yīng)一個(gè)氣體池的方式解決多光源耦合問(wèn)題，但隨著組分的增加，裝置的復(fù)雜性加大。
[0005]現(xiàn)有的光束耦合裝置如下缺點(diǎn):
[0006](I)現(xiàn)有光聲氣體測(cè)量裝置主要是采用單端單光源入射到氣體池中，其光源的單一性決定了測(cè)量氣體的種類(lèi)少，局限性很大。
[0007](2)現(xiàn)有光聲氣體測(cè)量裝置為實(shí)現(xiàn)多種氣體測(cè)量，采用的是一個(gè)光源對(duì)應(yīng)一個(gè)氣體池的方式，隨著檢測(cè)組分的增加，裝置的復(fù)雜性加大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:提供了一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，本發(fā)明通過(guò)多光源耦合完成多種氣體濃度的測(cè)量、實(shí)現(xiàn)量體積小、靈敏度高、背景噪聲低、測(cè)量氣體種類(lèi)多，檢測(cè)快速的空間光束耦合裝置。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
[0010]一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，包括復(fù)合光源A、窗片A、氣體池、聲敏元件、窗片B、復(fù)合光源B ；
[0011]氣體池兩端能夠同時(shí)進(jìn)光，氣體池內(nèi)開(kāi)有聲諧振腔，窗片A以一定的角度固定于氣體池的聲諧振腔的一端，窗片B以一定的角度固定于氣體池的聲諧振腔的另一端，聲敏元件安裝于氣體池內(nèi)并與聲諧振腔內(nèi)表面相接觸，復(fù)合光源A和復(fù)合光源B輸出的合成光沿與聲諧振腔軸線有一定角度的方向通過(guò)窗片A和窗片B射入氣體池，氣體池內(nèi)的氣體受到入射光束激勵(lì)后無(wú)輻射躍遷產(chǎn)生光熱信號(hào)，聲敏元件對(duì)所產(chǎn)生的光熱信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)聲敏元件測(cè)量得到的光熱信號(hào)進(jìn)行分析處理得到被測(cè)氣體的濃度。
[0012]所述窗片A和窗片B和聲諧振腔的夾角為3°?8°。
[0013]所述復(fù)合光源A和復(fù)合光源B輸出不同波段的光束。[0014]所述復(fù)合光源A或復(fù)合光源B由準(zhǔn)直光源、反射棱鏡、反射棱鏡、準(zhǔn)直光源、反射棱鏡、反射棱鏡、準(zhǔn)直光源組成；準(zhǔn)直光源經(jīng)反射棱鏡反射后與準(zhǔn)直光源經(jīng)反射棱鏡反射后合成一束光，然后經(jīng)過(guò)反射棱鏡反射后，再與準(zhǔn)直光源經(jīng)過(guò)反射棱鏡反射后的光匯合成一束合成光通過(guò)窗片A或窗片B入射氣體池。
[0015]所述復(fù)合光源A或復(fù)合光源B由準(zhǔn)直光源、準(zhǔn)直光源、二向色鏡、二向色鏡、準(zhǔn)直光源組成；準(zhǔn)直光源的透射光經(jīng)過(guò)二向色鏡后與準(zhǔn)直光源由二向色鏡反射的光匯合成一束光，然后合成光由二向色鏡反射后與準(zhǔn)直光源的透射光經(jīng)過(guò)二向色鏡后匯合成一束合成光，通過(guò)窗片B或窗片A入射到氣體池。
[0016]所述復(fù)合光源A或復(fù)合光源B由準(zhǔn)直光源、反射棱鏡、反射棱鏡、準(zhǔn)直光源、準(zhǔn)直光源、二向色鏡、二向色鏡、準(zhǔn)直光源組成；準(zhǔn)直光源的出射光經(jīng)二向色鏡的反射光與準(zhǔn)直光源經(jīng)二向色鏡的透射光合束后，經(jīng)反射棱鏡反射的光匯合成一束光，再與準(zhǔn)直光源經(jīng)二向色鏡反射后與準(zhǔn)直光源經(jīng)二向色鏡的透射光匯合反射棱鏡反射光線匯合成一束合成光，通過(guò)窗片A或窗片B射入氣體池。
[0017]所述的進(jìn)入氣體池的合成光光斑直徑應(yīng)小于氣體池的聲諧振腔內(nèi)徑，光斑直徑小于 4mm η
[0018]所述合成光射入的方向與聲諧振腔軸線的角度小于氣體池聲諧振腔直徑與聲諧振腔長(zhǎng)度的比的反正切。
[0019]所述合成光射入的方向與聲諧振腔軸線的角度為0.5°?2°
[0020]所述復(fù)合光源A和復(fù)合光源B輸出的合成光為經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)或強(qiáng)度調(diào)制后的合成光，且復(fù)合光源A和復(fù)合光源B可以為連續(xù)、脈沖式光源或其組合。
[0021]所述聲諧振腔為圓柱形，其直徑遠(yuǎn)小于聲音在諧振腔內(nèi)傳播的波長(zhǎng)，聲諧振腔直徑為I?IOmm,長(zhǎng)度為10?300mm。
[0022]所述反射棱鏡采用鍍金工藝或所在波長(zhǎng)范圍內(nèi)鍍?cè)龇茨び糜谝蕴岣叻瓷渎省?br> [0023]所述氣體池可以采用兩端同時(shí)進(jìn)光，也可以采用單端進(jìn)光。
[0024]所述復(fù)合光源A和復(fù)合光源B組合形式還有其他構(gòu)成形式。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0026](I)本發(fā)明采用光源兩端入射同一氣體池，提高了光聲池的利用效率，減小了結(jié)構(gòu)的尺寸，體積小，成本低。
[0027](2)本發(fā)明采用入射光法線與氣體池兩側(cè)窗片法線成一定角度的方式入射，降低了光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具噪聲，提高量靈敏度。
[0028](3)本發(fā)明的復(fù)合光源可擴(kuò)展性強(qiáng)，通過(guò)反射棱鏡與二向色鏡的組合，可以實(shí)現(xiàn)16路以上光源的耦合，可以實(shí)現(xiàn)多種氣體的測(cè)量，應(yīng)用范圍廣。
[0029](4)本發(fā)明以不同的調(diào)制頻率驅(qū)動(dòng)光源，采用在調(diào)制頻率范圍內(nèi)響應(yīng)平坦的聲敏元件檢測(cè)，通過(guò)相應(yīng)的解調(diào)算法即可實(shí)現(xiàn)所有光源的測(cè)量結(jié)果同步輸出，提高了檢測(cè)速度。
[0030](5)本發(fā)明采樣了復(fù)合光束的法線與氣體池聲諧振腔軸線成微角度，且入射光線位于聲敏元件與聲諧振腔軸線所構(gòu)平面的法平面內(nèi)，避免了兩端入射時(shí)光源對(duì)射造成損壞。
[0031](6)本發(fā)明的反射棱鏡采用鍍金工藝或所在波長(zhǎng)范圍內(nèi)鍍?cè)龇茨び糜谝蕴岣叻瓷渎?，降低能量損耗，其反射效率達(dá)到90%以上?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖2、圖3、圖4分別為本發(fā)明復(fù)合光源三種結(jié)構(gòu)構(gòu)成示意圖；
[0034]圖5為本發(fā)明氣體池的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具減小措施示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明復(fù)合光源避免對(duì)射互傷設(shè)計(jì)俯視圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0036]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0037]如圖1所示，本發(fā)明一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，包括復(fù)合光源Al、窗片A2、氣體池3、聲敏兀件4、窗片B5、復(fù)合光源B6。
[0038]氣體池3兩端能夠同時(shí)進(jìn)光氣體池3可以采用兩端同時(shí)進(jìn)光，也可以采用單端進(jìn)光，氣體池3內(nèi)開(kāi)有聲諧振腔聲諧振腔為圓柱形,其直徑遠(yuǎn)小于聲音在諧振腔內(nèi)傳播的波長(zhǎng)，聲諧振腔直徑為I?IOmm,長(zhǎng)度為10?300mm ;窗片A2以一定的角度固定于氣體池3的聲諧振腔的一端，窗片B5以一定的角度固定于氣體池3的聲諧振腔的另一端,聲敏兀件4安裝于氣體池3內(nèi)并與聲諧振腔內(nèi)表面相接觸；復(fù)合光源Al和6輸出的合成光沿與聲諧振腔軸線有一定角度的方向通過(guò)窗片A2和5射入氣體池3，氣體池3內(nèi)的氣體受到入射光束激勵(lì)后無(wú)輻射躍遷產(chǎn)生光熱信號(hào)，聲敏元件4對(duì)所產(chǎn)生的光熱信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)聲敏元件4測(cè)量得到的光熱信號(hào)進(jìn)行分析處理得到被測(cè)氣體的濃度聲敏元件4選用低頻微音器，在20-1000HZ范圍響應(yīng)平坦且輸出最大。
[0039]復(fù)合光源I和復(fù)合光源B6輸出的合成光為經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)或強(qiáng)度調(diào)制后的合成光,復(fù)合光源Al和6輸出不同波段的光束，進(jìn)入氣體池3的合成光光斑直徑應(yīng)小于氣體池3的聲諧振腔內(nèi)徑，光斑直徑小于4mm。
[0040]如圖5所示，窗片A2、5以3°?8°的夾角固定在聲諧振腔的兩端，該設(shè)計(jì)能避免窗片A2和窗片B5的表面反射光以原路返回而產(chǎn)生光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具噪聲。
[0041]如圖2所不，復(fù)合光源Al或復(fù)合光源B6由準(zhǔn)直光源21、反射棱鏡22、反射棱鏡23、準(zhǔn)直光源24、反射棱鏡25、反射棱鏡26、準(zhǔn)直光源27組成；準(zhǔn)直光源21經(jīng)反射棱鏡22反射后與準(zhǔn)直光源24經(jīng)反射棱鏡23反射后合成一束光，然后經(jīng)過(guò)反射棱鏡25反射后，再與準(zhǔn)直光源27經(jīng)過(guò)反射棱鏡26反射后的光匯合成一束合成光通過(guò)窗片A2或窗片B5入射氣體池3。
[0042]如圖3所示，復(fù)合光源Al或復(fù)合光源B6由準(zhǔn)直光源31、準(zhǔn)直光源32、二向色鏡33、二向色鏡34、準(zhǔn)直光源35組成；準(zhǔn)直光源35的透射光經(jīng)過(guò)二向色鏡34后與準(zhǔn)直光源32由二向色鏡34反射的光匯合成一束光,然后合成光由二向色鏡33反射后與準(zhǔn)直光源31的透射光經(jīng)過(guò)二向色鏡33后匯合成一束合成光,通過(guò)窗片B5或窗片A2入射到氣體池3。
[0043]如圖4所不，復(fù)合光源Al或復(fù)合光源B6由準(zhǔn)直光源41、反射棱鏡42、反射棱鏡43、準(zhǔn)直光源44、準(zhǔn)直光源45、二向色鏡46、二向色鏡47、準(zhǔn)直光源48組成；準(zhǔn)直光源41的出射光經(jīng)二向色鏡46的反射光與準(zhǔn)直光源45經(jīng)二向色鏡46的透射光合束后，經(jīng)反射棱鏡42反射的光匯合成一束光，再與準(zhǔn)直光源44經(jīng)二向色鏡47反射后與準(zhǔn)直光源48經(jīng)二向色鏡47的透射光匯合反射棱鏡43反射光線匯合成一束光源，通過(guò)窗片A2入射氣體池3或者通過(guò)窗片B5入射氣體池3。
[0044]如圖6所示，合成光射入的方向與聲諧振腔軸線的角度β小于氣體池聲諧振腔直徑與聲諧振腔長(zhǎng)度的比的反正切，β為0.5°?2°，該設(shè)計(jì)能避免光聲池3兩側(cè)的復(fù)合光源Al、復(fù)合光源Β6互傷。
[0045]反射棱鏡22、反射棱鏡23、反射棱鏡25、反射棱鏡26、反射棱鏡42、反射棱鏡43采用鍍金工藝或所在波長(zhǎng)范圍內(nèi)鍍?cè)龇茨び糜谝蕴岣叻瓷渎?，降低能量損耗，其反射效率達(dá)到98%以上。
[0046]二向色鏡33、二向色鏡34、二向色鏡46、二向色鏡47的入射角度為45°，當(dāng)入射波長(zhǎng)超過(guò)設(shè)計(jì)的波長(zhǎng)范圍時(shí)，能量的90%以透射光通過(guò)，低于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)范圍時(shí)，能量的90%以反射光通過(guò)。
[0047]下面以一個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的工作原理和組成:
[0048]本實(shí)施例中，復(fù)合光源Al采用圖2的組成方式，復(fù)合光源Β6采用圖3的組成方式，復(fù)合光源Al經(jīng)頻率調(diào)制后發(fā)出的光經(jīng)過(guò)窗片Α2后經(jīng)過(guò)氣體池3，從聲諧振腔進(jìn)入后經(jīng)過(guò)光聲轉(zhuǎn)化后被位于氣體池中間部位的聲敏元件4檢測(cè)，光束經(jīng)過(guò)聲敏元件所在位置后從聲諧振腔右側(cè)出來(lái)，再經(jīng)過(guò)窗片Β5后離開(kāi)氣體池；復(fù)合光源Β6經(jīng)過(guò)頻率調(diào)制后經(jīng)過(guò)窗片Β5經(jīng)過(guò)氣體池3，從聲諧振腔的右側(cè)入射后經(jīng)過(guò)聲敏元件4檢測(cè)后通過(guò)聲諧振腔的左側(cè)后經(jīng)窗片Α2出射。光聲氣體池的聲諧振腔內(nèi)徑為6mm,長(zhǎng)度為90mm,窗片A2及窗片B5的法線與聲諧振腔的軸線夾角為3°C。復(fù)合光源Al的光軸與聲諧振腔的角度為0.5°，復(fù)合光源B6的光軸與聲諧振腔的角度為179.5°。
[0049]如圖2所示，準(zhǔn)直光源21、準(zhǔn)直光源24、準(zhǔn)直光源27的光波長(zhǎng)按被檢測(cè)氣體的種類(lèi)確定，實(shí)施例中準(zhǔn)直光源21采用的是Nanoplus DFB激光器，中心波長(zhǎng)是2330nm，T05封裝，調(diào)制頻率為30Hz，用于測(cè)量一氧化碳?xì)怏w；準(zhǔn)直光源25采用的中心波長(zhǎng)是3425nm，T066封裝，調(diào)制頻率為40Hz，用于測(cè)量二氧化氮與甲烷；準(zhǔn)直光源27采用的Block Lasertune系列中心波長(zhǎng)為9128nm，HDD封裝，調(diào)制頻率為45Hz，用于測(cè)量氨氣、甲醇、苯、甲苯等，脈沖式輸出，占空比為5%，重復(fù)頻率為IMHz ;激光源的光斑為2X4mm，功率為5mW。反射棱鏡全部選用的是Throlabs的MRA10-M01，兩棱鏡的間距為0.2mm。調(diào)整準(zhǔn)直光源21入射到反射棱鏡22的邊緣，使光斑邊緣距離反射棱鏡的邊緣為0.1mm，準(zhǔn)直光源24入射到反射棱鏡23的邊緣，使光斑邊緣距離反射棱鏡的邊緣為0.1mm，準(zhǔn)直光源27入射到反射棱鏡26的邊緣，使光斑邊緣距離反射棱鏡的邊緣為0.1mm，經(jīng)過(guò)反射棱鏡22與經(jīng)過(guò)反射棱鏡23反射的光束光斑合束后的光斑邊緣距反射棱鏡25的距離為0.1mm。
[0050]如圖3所示，二向色鏡33為DMSP1500，其反射波長(zhǎng)為1000nm-1450nm，透射波長(zhǎng)為1550nm-2000nm ;二向色鏡34為DMLP1800，其反射波長(zhǎng)為1500_1750nm，透射波長(zhǎng)為1850-2100nm，二向色鏡的入射角度均為45°。
[0051]如圖3所示，準(zhǔn)直光源31采用的是NTT公司的NLK1B5EAAA，中心波長(zhǎng)為1310nm，功率為10mW，蝶形封裝，調(diào)制頻率為70Hz，用于測(cè)量氟化氫；準(zhǔn)直光源32采用的是NTT公司的NLK1S5EAAA，中心波長(zhǎng)為1528nm，蝶形封裝，調(diào)制頻率為75Hz ;準(zhǔn)直光源35采用的是Nanoplus公司的DFB激光器，中心波長(zhǎng)為2004nm，蝶形封裝，調(diào)制頻率為80Hz ;準(zhǔn)直光源的光斑小于2mm,功率大于lmW。
[0052]如圖1所示，聲敏元件4聲敏元件采用的是共振頻率為500Hz的硅微懸臂梁，懸臂梁的厚度為10微米，長(zhǎng)2_，寬5_。采用邁克爾遜干涉儀檢測(cè)懸臂梁的位移，最小檢測(cè)位移為lnm。通過(guò)對(duì)邁克爾遜干涉儀的信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換、均值濾波后，采用偏最小二擬合算法可以得出待測(cè)氣體的濃度，通過(guò)實(shí)施例的演示可以進(jìn)行PPb量級(jí)，響應(yīng)時(shí)間小于I分鐘,多達(dá)16種物質(zhì)的空氣環(huán)境檢測(cè)。
[0053]本發(fā)明未做詳細(xì)描述的部分是公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于包括:復(fù)合光源A(I)、窗片A (2)、氣體池(3)、聲敏兀件(4)、窗片B (5)、復(fù)合光源B (6)； 氣體池(3)兩端能夠同時(shí)進(jìn)光,氣體池(3)內(nèi)開(kāi)有聲諧振腔,窗片A (2)以一定的角度固定于氣體池(3)的聲諧振腔的一端，窗片B(5)以一定的角度固定于氣體池(3)的聲諧振腔的另一端，聲敏元件(4)安裝于氣體池(3)內(nèi)并與聲諧振腔內(nèi)表面相接觸，復(fù)合光源A(I)和復(fù)合光源B(6)輸出的合成光沿與聲諧振腔軸線有一定角度的方向通過(guò)窗片A(2)和窗片B(5)射入氣體池(3)，氣體池(3)內(nèi)的氣體受到入射光束激勵(lì)后無(wú)輻射躍遷產(chǎn)生光熱信號(hào)，聲敏元件(4)對(duì)所產(chǎn)生的光熱信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)聲敏元件(4)測(cè)量得到的光熱信號(hào)進(jìn)行分析處理得到被測(cè)氣體的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光聲 多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述窗片A(2)、窗片B(5)和聲諧振腔的夾角為3°~8°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述復(fù)合光源A(I)和復(fù)合光源B (6)輸出不同波段的光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述復(fù)合光源A(I)或復(fù)合光源B(6)由準(zhǔn)直光源(21)、反射棱鏡(22)、反射棱鏡(23)、準(zhǔn)直光源(24)、反射棱鏡(25)、反射棱鏡(26)、準(zhǔn)直光源(27)組成；準(zhǔn)直光源(21)經(jīng)反射棱鏡(22)反射后與準(zhǔn)直光源(24)經(jīng)反射棱鏡(23)反射后合成一束光，然后經(jīng)過(guò)反射棱鏡(25)反射后,再與準(zhǔn)直光源(27)經(jīng)過(guò)反射棱鏡(26)反射后的光匯合成一束合成光通過(guò)窗片A (2)或窗片B (5)入射氣體池(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述復(fù)合光源A(I)或復(fù)合光源B(6)由準(zhǔn)直光源(31)、準(zhǔn)直光源(32)、二向色鏡(33)、二向色鏡(34)、準(zhǔn)直光源(35)組成；準(zhǔn)直光源(35)的透射光經(jīng)過(guò)二向色鏡(34)后與準(zhǔn)直光源(32)由二向色鏡(34)反射的光匯合成一束光,然后合成光由二向色鏡(33)反射后與準(zhǔn)直光源(31)的透射光經(jīng)過(guò)二向色鏡(33)后匯合成一束合成光,通過(guò)窗片B (5)或窗片A (2)入射到氣體池(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述復(fù)合光源A(I)或復(fù)合光源B(6)由準(zhǔn)直光源(41)、反射棱鏡(42)、反射棱鏡(43)、準(zhǔn)直光源(44)、準(zhǔn)直光源(45)、二向色鏡(46)、二向色鏡(47)、準(zhǔn)直光源(48)組成；準(zhǔn)直光源(41)的出射光經(jīng)二向色鏡(46)的反射光與準(zhǔn)直光源(45)經(jīng)二向色鏡(46)的透射光合束后，經(jīng)反射棱鏡(42)反射的光匯合成一束光，再與準(zhǔn)直光源(44)經(jīng)二向色鏡(47)反射后與準(zhǔn)直光源(48)經(jīng)二向色鏡(47)的透射光匯合反射棱鏡(43)反射光線匯合成一束合成光，通過(guò)窗片A(2)或窗片B(5)射入氣體池(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5或6所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束I禹合裝置，其特征在于:所述的進(jìn)入氣體池(3)的合成光光斑直徑應(yīng)小于氣體池(3)的聲諧振腔內(nèi)徑，光斑直徑小于4_。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述合成光射入的方向與聲諧振腔軸線的角度小于氣體池聲諧振腔直徑與聲諧振腔長(zhǎng)度的比的反正切。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述合成光射入的方向與聲諧振腔軸線的角度為0.5°~2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述復(fù)合光源A(1)和復(fù)合光源B(6)輸出的合成光為經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)或強(qiáng)度調(diào)制后的合成光，且復(fù)合光源A(1)和復(fù)合光源B(6)可以為連續(xù)、脈沖式光源或其組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述聲諧振腔為圓柱形，其直徑遠(yuǎn)小于聲音在諧振腔內(nèi)傳播的波長(zhǎng)，聲諧振腔直徑為I~IOmm,長(zhǎng)度為10~300mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述反射棱鏡(22)、反射棱鏡(23)、反射棱鏡(25)、反射棱鏡(26)、反射棱鏡(42)、反射棱鏡(43)采用鍍金工藝或所在波長(zhǎng)范圍內(nèi)鍍?cè)龇茨び糜谝蕴岣叻瓷渎省?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征還在于:所述氣體池(3)可以采用兩端同時(shí)進(jìn)光，也可以采用單端進(jìn)光。
14.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的一種用于光聲多組分氣體檢測(cè)的空間光束耦合裝置，其特征在于:所述復(fù)合光源A(I)和復(fù)合光源B(6)組合形式還有其他構(gòu)成形式。
【文檔編號(hào)】G01N21/01GK103954560SQ201410177845
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】周建發(fā), 彭泳卿, 楊顯濤 申請(qǐng)人:北京遙測(cè)技術(shù)研究所, 航天長(zhǎng)征火箭技術(shù)有限公司