[发明专利]一种痕量气体浓度检测方法

摘要

本发明实施例涉及一种痕量气体检测的方法，包括沿光束传播方向依次设置的半导体激光器(1)、激光准直聚焦系统(2)、石英谐振器(3)、阻抗放大器(4)、控制与数据采集系统(5)、计算机(6)。半导体激光器(1)输出激光经激光准直聚焦系统(2)聚焦后沿石英谐振器(3)的宽度面传输，气体分子吸收激光后产生的声波直接作用到石英谐振器(3)的宽度面上。石英谐振器(3)受到声波激励后产生的压电信号传输至阻抗放大器(4)并由控制与数据采集系统(5)与计算机(6)进行信号解调与后处理。本方法能够快速检测出大气环境中存在多种痕量气体。

主权项

1.一种痕量气体检测的方法，其特征在于包括如下步骤：S100：半导体激光器(1)输出中心波长为1528nm的检测激光，激光波长随注入电流的调谐系数为‑0.025cm‑1/mA，温度系数为‑0.43cm‑1/℃；S200：所述激光经准直聚焦系统(2)后沿石英谐振器(3)叉股宽面依次通过第一叉股和第二叉股，以使得面外摆动最大正应力σmax满足如下关系：σmax＝6qωl/hb其中，q为叉股宽度面所受声波作用的载荷，ω为光束直径，l、b、h分别为叉股长度、宽度与厚度；石英音叉共振频率f0满足如下关系：其中，n为音叉受力面尺寸，E为杨氏模量，为材料密度；S300：目标探测气体吸收调制的激光后，气体局部产生温度以及压力的变化，进而形成一种频率与所述石英谐振器(3)共振频率相等的声波信号；处于所述石英谐振器(3)叉股附近的声波直接作用在所述石英谐振器(3)叉股宽度面上并激励所述石英谐振器(3)形成面外摆动；S400：所述石英谐振器(3)探测到声波信号随之产生压电电流信号，该信号由阻抗放大器(4)进行放大后传输至控制与数据采集系统(5)；S500：所述控制与数据采集系统(5)检测所述石英谐振器(3)的共振频率，并将数据传输到计算机(6)，所述计算机(6)通过一定算法反馈控制信号到所述控制与数据采集系统(5)，所述控制与数据采集系统(5)实时控制半导体激光器(1)的频率始终为石英谐振器(3)的共振频率，并计算得出痕量气体的浓度。