[实用新型]一种用于气体光声光谱检测的谐振式光声池

说明书

本实用新型提供了一种用于气体光声光谱检测的谐振式光声池。谐振式光声池包括：进气口以及出气口；两组光声池组件，其相互连通，且对称地设置在谐振式光声池的中心轴线的两侧，每组光声池组件包括：缓冲室，设置在该组光声池组件的端部，并与进气口相连通；谐振腔，设置在缓冲室内，并与缓冲室相连通；第一窗口，设置在其中一组光声池组件的端部的外侧，以使入射光从第一窗口进入该组声光池组件内；两个声音传感器，用于分别检测待测气体在两组光声池组件的两个谐振腔产生的声音信号；差分放大器，其输入端与两个声音传感器的输出端均相连，用于将两个声音传感器检测到的声音信号相减。本实用新型的方案提高了气体的检测灵敏度，非常适合痕量气体的检测。

技术领域

本实用新型涉及气体检测技术领域，特别是涉及一种用于气体光声光谱检测的谐振式光声池。

背景技术

在有害气体监测、汽车尾气监测和智能电网故障监测等领域中，对高灵敏度检测的在线检测系统的需求越来越大，以实现对CO、CO₂、CH₄、C₂H₂、 SO₂、H₂S和SF₆等气体的高精度快速监测。光声光谱是基于光声效应的一种光谱技术，它是将光信号有效地转换成声信号，通过微音器对声音信号进行检测并计算得到气体的最终浓度，非常适合痕量气体测量以及在复杂背景(多组分多种类气体)下的无干扰测量领域。

光声池作为光声信号的产生源，是光声光谱测量系统的核心部分，其性能直接影响到光声光谱测量系统的灵敏性与稳定性。气体光声池分为谐振式和非谐振式两种。谐振式光声池在噪音和相干信号方面有自己的优势，高的调制频率使得与频率成反比的那部分电子噪音减小，此外，自身结构能使周围的声噪音达到最小。与非谐振式光声池相比，其更适用于环境痕量气体的检测。

现有的谐振式光声池形状有圆柱形、球形及方形。根据驻波分布方式的不同，圆柱形光声池的共振模式可分为径向、角向、纵向。径向共振模式的粘滞损耗最小，品质因素最高，但腔体体积和共振频率最大。角向共振模式的品质因素相对较低，一般在100左右，其共振频率比同半径腔体的径向共振模式也几乎小一倍。纵向共振模式的品质因素最低，在10-80之间，腔体体积和共振频率最小。这些谐振式光声池均存在抗干扰能力差和信噪比低等缺点。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要解决现有技术中的谐振式光声池存在抗干扰能力差和信噪比低等缺点的技术问题。

特别地，本实用新型提供了一种用于气体光声光谱检测的谐振式光声池，包括：

用于通入待测气体的进气口以及用于排出所述待测气体的出气口；

两组光声池组件，其相互连通，且对称地设置在所述谐振式光声池的中心轴线的两侧，每组光声池组件包括：

缓冲室，设置在该组光声池组件的端部，并与所述进气口相连通；

谐振腔，设置在所述缓冲室内，并与所述缓冲室相连通；

第一窗口，设置在其中一组光声池组件的端部的外侧，以使入射光从所述第一窗口进入该组声光池组件内，从而使得该组光声池组件内的待测气体发生膨胀并压缩另一组光声池组件内的待测气体；

两个声音传感器，用于分别检测所述待测气体在所述两组光声池组件的两个所述谐振腔产生的声音信号；

差分放大器，其输入端与所述两个声音传感器的输出端均相连，用于将所述两个声音传感器检测到的声音信号相减，以获得双倍的声音信号。

可选地，所述缓冲室与所述谐振腔的横截面积的比值为大于或等于5:1。

可选地，所述谐振腔的形状为圆柱形、方形或球形。

可选地，所述谐振腔的形状为圆柱形，所述谐振腔的长度与其截面直径的比值为大于或等于10:1。