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[实用新型]一种基于TDLAS的传感器电路-CN202220983403.2有效
发明人：李泰林;潘宇峰;赵晋彪;艾言;龙彦宏;张晓航;洪敏志;肖扬帆;司马朝坦;鲁平 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2022-04-22 - 公布日： 2023-01-24 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种基于TDLAS的传感器电路，属于气体传感领域。本实用新型传感器电路包括：微控制器单元、激光器驱动电路、温控电路和光电探测器接收电路；其中，微控制器单元MCU，包括ADC控制器和DAC控制器；ADC控制器采集光电探测器接收电路的输出信号，并采用锁相放大的方法计算气体浓度；DAC控制器输出高频正弦波与低频锯齿波的叠加信号，以及变化的电压信号；温控电路，包括运算放大器；运算放大器的反向输入端与输出端直接相连；运算放大器的同向输入端与所述DAC控制器的输出端连接；用于接收DAC控制器输出的电压信号，控制激光器的工作温度。本实用新型减少了额外的信号产生电路与锁相放大电路，结构简单、稳定性高、成本低、集成度高。
一种基于 tdlas 传感器电路

[发明专利]一种FP干涉型声波探测器及声波探测方法-CN202210167330.4有效
发明人：鲁平;舒倩;熊万泽;张万金;瞿致远;司马朝坦;刘德明 -专利权人：华中科技大学;深圳华中科技大学研究院
申请日： 2022-02-23 - 公布日： 2022-11-11 - 主分类号： G01H9/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种FP干涉型声波探测器及声波探测方法，属于声波探测技术领域，包括光源、光纤环形器、FP传感头、光谱实时采集模块和信号处理解调模块。FP传感头由光纤准直器、陶瓷插芯、金属套管和薄膜构成，并且对光纤准直器进行了一定设计。通过使用改进的傅里叶相位解调算法，可以得到与腔长变化量成正比的光谱相位变化量，并且改进后的解调算法大大拓宽了探测系统的动态范围。针对非本征型高精细度FP传感器，本发明中提出的相位解调方法可以通过在光谱的傅里叶频谱上高阶特征频率峰处进行傅里叶相位解调，实现相位倍增，增加传感器的相位灵敏度。
一种 fp 干涉声波探测器探测方法

[实用新型]一种头位传感器电路-CN202221340597.0有效
发明人：赵家乐;张洁;程扬;张晓航;徐文广;李泽坤;雷峻青;司马朝坦 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2022-05-31 - 公布日： 2022-10-28 - 主分类号： A61B5/11 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种头位传感器电路，属于医学器材技术领域。包括STM32单片机、ADXL345芯片传感器、无线通讯模块、电源、第一电源转化模块及第二电源转化模块；所述ADXL345芯片传感器包括SCLK端口及SDIO端口；所述电源分别连接于第一电源转化模块和第二电源转化模块，所述第一电源转化模块连接于STM32单片机的VCC3V3端口，所述STM32单片机的两个IO口分别与所述SCLK端口及SDIO端口通讯连接，所述第二电源转化模块连接于无线通讯模块，所述无线通讯模块与STM32单片机通讯连接。本实用新型的头部位置传感器电路具有体积小巧，集成度高，功耗较低，远程监控，保证长时间稳定工作的优点。同时，本电路可以与外部设备进行数据传送，便于更好地整合数据并分析结果。
一种传感器电路

[发明专利]复合式油气分离装置及方法-CN202210788818.9在审
发明人：龙彦宏;朱旭;艾言;金建平;吕文强;司马朝坦;鲁平 -专利权人：武汉光谷光联网科技有限公司
申请日： 2022-07-06 - 公布日： 2022-09-27 - 主分类号： B01D19/00 文献下载
摘要：本发明公开一种复合式油气分离装置及方法，所述装置包括顶空脱气机构和真空排气机构；顶空脱气机构包括油箱、真空泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀与油泵；油箱的顶部开设有间隔设置的第一通气孔与第二通气孔；油箱的底部开设有油孔，油孔通过连通管道与真空排气机构连通，油泵设于连通管道上，油泵用于将油料泵入油箱以及将油料从油箱泵入到真空排气机构。本发明利用顶空动态脱气的原理，通过搅拌电机和真空泵脱出油中溶解气体，并采用外接第一通道、第三通道与第七通道进入空气，然后通过空气对油中溶解气体进行置换，并在第五通道获取脱出的气体，无需额外补充载气，结构简单且成本低。
复合油气分离装置方法

[发明专利]基于双通道T型光声池的差分光声光谱气体浓度检测装置-CN202210229473.3在审
发明人：鲁平;肖汉平;赵晋彪;司马朝坦;刘德明 -专利权人：武汉光谷光联网科技有限公司
申请日： 2022-03-10 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于双通道T型光声池的差分光声光谱气体浓度检测装置。本发明的双通道T型光声池的内部平行设有两个相同的光声谐振腔，两个薄膜声波探测器分别对称安装在两个光声谐振腔的第二端来探测两个光声谐振腔产生的光声信号；激光发射机构设置在第二光学玻璃窗片的一侧；可调谐激光器发出两路窄线宽光源经光纤环形器入射到两个薄膜声波探测器，反射回来的光入射到光电探测器，两个光电探测器的输出电信号输入到差分运算放大器的两端；差分运算放大器的输出信号输入到锁相放大器，锁相放大器与上位机电连接。本发明中通过设计光声池的结构提高了在光声池内部产生的光声信号大小，同时由于双通道结构的设计降低了噪声。
基于双通道型光声池分光声光气体浓度检测装置

[发明专利]一种低频声波传感器及硅微悬臂梁的制作方法-CN202110326112.6有效
发明人：鲁平;唐艳秋;付陆君;朱旭;司马朝坦;刘德明 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2021-03-26 - 公布日： 2022-07-19 - 主分类号： G01H9/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种低频声波传感器及硅微悬臂梁的制作方法，属于硅微机械加工和光学传感测量技术领域，所述低频声波传感器，包括：硅微悬臂梁，为利用SOI晶圆制备的高长厚比几何结构，用于接收声波信号；输入光纤，与所述硅微悬臂梁构成FP腔体，所述硅微悬臂梁到所述输入光纤上端面的距离为FP腔长；封装结构，与所述硅微悬臂梁和所述输入光纤连接，用于固定所述硅微悬臂梁和所述输入光纤。本发明提供的硅微悬臂梁制备方法工艺简单，成本低且成品率高；本发明提供的低频声波传感器结构紧凑，制备简单且一致性好，灵敏度高，在250Hz以下的低频测试频段的响应特性与理论高度吻合。
一种低频声波传感器悬臂梁制作方法

[实用新型]一种便携式医用头位监测装置-CN202122300916.7有效
发明人：张洁;程扬;司马朝坦;张晓航;徐文广;李泽坤;赵家乐;阮攀 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2021-09-23 - 公布日： 2022-04-05 - 主分类号： A61B5/11 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种便携式医用头位监测装置，属于医学器材技术领域，该装置佩戴于人体头部，包括壳体以及设置于所述壳体内的单片机、加速度传感器、无线通讯模块、电源、第一电源转化模块和第二电源转化模块；所述电源分别连接于所述第一电源转化模块和所述第二电源转化模块；所述第一电源转化模块连接于所述单片机，所述单片机与所述加速度传感器通讯连接；所述第二电源转化模块连接于所述无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述单片机通讯连接。本实用新型填补了医用眼科领域缺乏便携式头位监测器的空白，医学研究者可以通过给患者佩戴这一装置科学的制定出一套有效可行的康复计划，能在对生活影响尽量小的前提下保证患者康复进程。
一种便携式医用监测装置

[发明专利]一种声波测量系统和相位解调方法-CN202110395235.5有效
发明人：鲁平;张万金;瞿致远;司马朝坦;刘德明 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2021-04-13 - 公布日： 2022-03-29 - 主分类号： G01H9/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种声波测量系统和相位解调方法，属于声波探测领域，所述系统包括：激光器用于产生并输出原始慢轴光信号；偏振控制器用于将原始慢轴光信号转换为慢轴光信号和快轴光信号；保偏环行器用于将光信号传输至保偏光纤声波传感器；保偏光纤声波传感器用于将待测声波信号调制到光信号上得到四路调制信号；保偏环行器还用于将四路调制信号传输给两个偏振分束器；偏振分束器用于将四路调制光信号中的慢轴调制信号和快轴调制信号分束；探测解调模块用于利用相位解调算法解调四路调制信号转化后的四路数字电信号获取原始保偏光信号的相位变化量，并基于相位灵敏度获取目标声波信号。本发明能够降低解调成本、提升动态范围并简化系统结构。
一种声波测量系统相位解调方法

[发明专利]一种非线性扫描波长调制的光声光谱气体浓度检测系统-CN202111287730.0在审
发明人： 司马朝坦;艾言;龙彦宏;肖扬帆;李泰林;鲁平;刘德明 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2021-11-02 - 公布日： 2022-03-18 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开一种非线性扫描波长调制的光声光谱气体浓度检测系统，属于气体检测领域。包括：控制器，用于输出非线性扫描信号至激光器驱动器，判断反馈信号是否为0，若是，提取二次谐波，反演待测气体浓度，否则，调节非线性扫描信号的中心位置；激光器驱动器，用于将非线性扫描信号转换为电流，和温度信号输出至激光器；激光器，用于在驱动下改变输出波长，在气体吸收峰的中心波长附近扫描，激励非线性调制光；光声池，用于在非线性调制光照射下，产生相应的声波信号；探测器，用于探测非线性调制声波信号，转换为电信号输出至控制器。本发明通过非线性扫描信号波长调制实现气体吸收峰值部分采样点数增加，提高气体浓度检测灵敏度和稳定度。
一种非线性扫描波长调制声光气体浓度检测系统

[发明专利]一种光学干涉相位解调方法和声波测量系统-CN202110393116.6有效
发明人：鲁平;张万金;瞿致远;司马朝坦;刘德明 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2021-04-13 - 公布日： 2022-03-15 - 主分类号： G01H9/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种光学干涉相位解调方法和声波测量系统，属于声波测量领域，所述方法包括：S1：采集第一干涉信号V1、第二干涉信号V2、第一对比度B1和第二对比度B2；S2：对V1和V2做直线拟合获得所述直线的斜率k和截距b；S3：利用k、b、V1、V2、B1、B2计算得到归一化信号Vn；S4：对Vn采用三角变换构建第一正交信号Vx和第二正交信号Vy；S5：对Vx和Vy采用微分交叉相乘算法进行处理计算待测相位信号Vm。本发明对两路正交信号采用微分交叉相乘算法实现相位解调，无论是小信号或者大信号，直线拟合算法和三角变换都不受影响，且无需采用光谱采集设备或者引入调制信号。由此提升解调算法动态范围，还能适合于低频信号的相位解调。
一种光学干涉相位解调方法声波测量系统

[发明专利]一种非谐振式光声光谱系统-CN202010473514.4有效
发明人： 司马朝坦;汪超林;肖扬帆;邓柏涛;龙彦宏;鲁平;刘德明 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2020-05-29 - 公布日： 2021-06-29 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种非谐振式光声光谱系统，属于气体检测技术领域。包括红外宽谱光源、反射罩、调制与滤光单元、光声池和微音器；所述光声池为放大型结构，其腔体截面直径沿着光线方向增大，且包括前窗和后窗；反射罩，用于将所述红外宽谱光源发出的光线反射汇聚于所述后窗的中心。将宽谱光源放置于左焦点时，可以有效将光线汇聚于光声池后窗中心，在保持较佳光束准直的条件下可优化汇聚效果使得光束整体空间分布合理，提升射入光声池的光束功率；放大型光声池的放大比例与反射罩的形状参数相匹配，最大程度地降低光束打到光声池内壁上的光线分布和比例，减小池壁吸收光引起的同频噪声，提高系统信噪比和检测限。
一种谐振声光谱系

[发明专利]一种谐振频率可调的光声池及调节方法-CN202010004566.7有效
发明人： 司马朝坦;汪超林;肖扬帆;孟若然;缪思佳;杨骏睿;聂硕;徐雨谦;鲁平;刘德明 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2020-01-02 - 公布日： 2021-04-06 - 主分类号： G01N21/03 文献下载
摘要：本发明公开了一种谐振频率可调的光声池及调节方法，属于气体检测技术领域。本发明提供的光声池置于恒温箱内部，包括第一缓冲室、第二缓冲室、谐振腔、第一光窗、第二光窗、第一活动结构、第二活动结构；所述第一光窗和所述第二光窗分别位于所述第一缓冲室和第二缓冲室的外侧。本发明利用压电陶瓷将原本固定的缓冲室、谐振腔改进成可调节结构参数的活动结构，提高了谐振频率的调节能力以及整个光声池处于谐振式工作状态的可靠性和灵活性，而且，将光声池置于恒温箱内，既可消除外界温度及压强变化带来的干扰，避免了外界干扰带来谐振式工作过程中谐振频率的不稳定，又能通过改变温度来调节光声池的谐振频率，提高检测系统的工作稳定性和信噪比。
一种谐振频率可调光声池调节方法

[发明专利]一种基于全光网络的多点多气体光声光谱检测系统及方法-CN201910615756.X有效
发明人： 司马朝坦;汪超林;高远;袁康;蔡一诺;鲁平;刘德明 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2019-07-09 - 公布日： 2020-12-08 - 主分类号： G01N21/31 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于全光网络的多点多气体光声光谱检测系统及方法，系统包括依次连接的光源发生模块、波分解复用模块、N个光分路模块、N个光声池、N个光学微音器、波分复用模块、光信号接收模块以及用于各个模块之间连接的多根光纤，其中光声池用于产生光声效应。本发明将包含待测气体多个吸收峰的宽谱光源进行解波分复用，得到多路不同频率的窄带光，窄带光被分为两路，分别作为激励光源产生光声信号，光声信号经波分复用后被接收和处理，对不同中心频率下光信号的分析可以得到对应检测点的气体浓度信息，实现气体的多点多组分检测。
一种基于网络多点气体声光检测系统方法

[发明专利]用于气体检测的可调谐激光器半波扫描控制方法及系统-CN201910647145.3有效
发明人： 司马朝坦;袁康;蔡一诺;王雪放;汪超林;史新航;冯仲帅;张瑞罡;唐浩程;鲁平;刘德明 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2019-07-17 - 公布日： 2020-07-10 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于气体检测的可调谐激光器半波扫描控制方法及系统，作用于待测气体的扫描信号采用三角波，当扫描信号处于顶点时，可调谐激光器的输出波长位于待测气体的吸收中心波长处，将调制信号加载到扫描信号上得到叠加信号，作用于可调谐激光器产生激光，入射到气室，将气室出射的光信号转化为电信号，再将电信号经过数据处理得到携带有气体浓度信息的二次谐波，通过提取所述二次谐波的强度变化，实现气体浓度的检测。本发明提供的半波扫描与传统扫描相比，在同周期内仅测到一组二次谐波，不会出现两组二次谐波，避免了吸收峰交叠的现象，便于观察气体谱线线型变化以及对谱线半高宽的测量，从而实现对气体的温度和压强变化检测。
用于气体检测调谐激光器扫描控制方法系统

[发明专利]一种集成式光纤气体检测系统及方法-CN201911288867.0在审
发明人： 司马朝坦;蔡一诺;汪超林;王雪放;邓柏涛;刘德明 -专利权人：华中科技大学
申请日： 2019-12-12 - 公布日： 2020-04-10 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种集成式光纤气体检测系统及方法，属于光纤气体检测领域，信号源驱动模块用于产生连续变化的周期性电流；激光器用于在不同大小的电流驱动下产生不同波长的初始激光光束；温度控制模块，用于控制激光器内部温度；待测气体吸收初始激光光束，输出目标激光光束；分光器件用于将目标激光光束分为光强相等的激光光束D1和激光光束D2；参考气室内已知浓度的气体吸收激光光束D2，输出参考激光光束；第一光电探测器将激光光束D1转换为第一电信号；第二光电探测器将参考激光光束转换为第二电信号；信号处理模块根据第一电信号和第二电信号，计算待测气体的浓度；本发明不仅避免了破坏待测气室的结构完整性，同时制造工艺简单，易集成。
一种集成光纤气体检测系统方法

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