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[发明专利]基于差分漫反射积分球的光声光谱气体检测装置及方法-CN202310704111.X在审
发明人：马欲飞;张楚;乔顺达;何应;刘晓楠 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-06-14 - 公布日： 2023-08-29 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于差分漫反射积分球的光声光谱气体检测装置及方法，分布反馈式半导体激光器输出的调制激光经激光准直器后入射到差分漫反射球形共振光声池的第一漫反射球内，待测目标气体吸收激光能量后引起差分漫反射球形共振光声池产生振动，而从在第一漫反射球和第二漫反射球内产生光声信号，利用第一微音器和第二微音器分别检测第一漫反射球和第二漫反射球内的两路光声信号，并将所检测到的两路光声信号传输给差分放大器进行差分运算，控制与数据采集系统对差分运算后的光声信号进行采集并由计算机进行处理，反演出待测目标气体的浓度。本发明的探测装置具有信号强度大、噪声抑制能力强、系统灵敏度高、光路免调节、体积小等优点。
基于漫反射积分声光气体检测装置方法

[发明专利]基于压阻薄膜的光声光谱痕量气体检测装置及方法-CN202110930761.7有效
发明人：马欲飞;梁添添;乔顺达;何应;郎梓婷;于欣 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2021-08-13 - 公布日： 2023-08-18 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于压阻薄膜的光声光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置利用具备压阻效应的压阻薄膜探测气体分子吸收激光后所产生的光声信号。经频率调制的激光器发出的激光经准直器准直后再由聚焦透镜聚焦至压阻薄膜一侧，压阻薄膜本身与待测气体处于同一环境之中，聚焦点附近的气体分子吸收光能后跃迁至激发态，其中部分气体分子通过热弛豫过程回到基态，并向外发射声波，声波强度与气体浓度成正比。声波将在压阻薄膜表面产生压力，进而改变薄膜电导率。若在压阻薄膜两侧施加恒定电压，则流经薄膜的电流将与其自身电阻成反比。基于此，通过解调待测气体浓度与流经压阻薄膜的电流强度之间的关系，可实现气体检测的功能。
基于薄膜声光痕量气体检测装置方法

[发明专利]一种基于石英音叉的差分光声光谱气体检测装置及方法-CN202310421743.5在审
发明人：马欲飞;张楚;乔顺达;何应 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-04-19 - 公布日： 2023-07-25 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于石英音叉的差分光声光谱气体检测装置及方法，所述装置包括分布反馈式半导体激光器、激光准直器、聚焦透镜、差分光声池、第一石英音叉、第二石英音叉、控制与数据采集系统和计算机，分布反馈式半导体激光器输出的激光光源经激光准直器准直、聚焦透镜聚焦后入射到差分光声池的第一谐振腔内激发待测气体；待测气体吸收入射激光能量后产生光声信号，声波传输到第一石英音叉和第二石英音叉表面引起音叉产生周期性弹性形变进而引起石英音叉的振动，控制与数据采集系统对第一石英音叉和第二石英音叉探测产生的声信号进行采集并由计算机进行处理，反演出探测气体的浓度。本发明具有抑制低频噪声、灵敏度高、成本低、体积小等优点。
一种基于石英音叉分光声光气体检测装置方法

[发明专利]基于电极修饰的石英光热光谱传感装置及方法-CN202310314036.6在审
发明人：马欲飞;房超;乔顺达;梁添添;申作春 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-03-28 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： G01N29/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于电极修饰的石英光热光谱传感装置及方法，所述装置包括可调谐激光器、激光准直系统、气室、石英音叉、阻抗放大器、控制与数据采集系统和计算机，其中：可调谐激光器输出激光经过准直系统准直后入射到充满待测气体的气室中，待测气体吸收后的激光照射到石英音叉根部的电极修饰部分，入射的激光在石英晶体中多次反射，使得光信号吸收增强，基于石英晶体的压电效应最终产生电流信号，阻抗放大器将石英音叉产生的电流信号放大为电压信号，控制与信号采集系统对放大后的电压信号进行采集并由计算机进行分析解调，反演出探测气体的浓度。本发明能够提高光致热弹效率，改善系统信噪比，同时避免了破坏音叉表面的电极特性。
基于电极修饰石英光热光谱传感装置方法

[发明专利]改进石英增强光声光谱痕量气体检测性能的装置及方法-CN202111334508.1有效
发明人：马欲飞;糜耀;乔顺达;郎梓婷;刘晓楠;于欣 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2021-11-11 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种改进石英增强光声光谱痕量气体检测性能的装置及方法，所述装置包括第一可调谐半导体激光器、第二可调谐半导体激光器、光合束器、激光光束准直单元、光束聚焦透镜、气室、石英音叉、光功率计、信号发生器、锁相放大器、加法器、激光器控制单元、计算机、加湿管。本发明使用一束激光激发处于基态的快弛豫分子，使其跃迁到激发态。由于处于激发态的快弛豫分子性质相比基态分子更加活泼，因此，与待测的慢弛豫气体分子碰撞概率将会显著增加，此时二者碰撞可促使激发态的待测气体分子快速跃迁到基态，从而增加待测气体分子的弛豫速率、声波产生强度以及传感系统的信号幅值。
改进石英增强声光痕量气体检测性能装置方法

[发明专利]基于空芯光纤微孔的分布式光声光谱痕量气体检测装置-CN202310263298.4在审
发明人：马欲飞;陈威鹏;乔顺达;郎梓婷;刘晓楠;张楚;梁添添 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-03-17 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于空芯光纤微孔的分布式光声光谱痕量气体检测装置，所述检测装置包括半导体激光器、空芯光子晶体光纤、石英音叉、阻抗放大器、控制与数据采集系统和计算机，半导体激光器产生的激光传输至空芯光子晶体光纤中，待测气体通过空芯光子晶体光纤的细孔处进入空芯光子晶体光纤内部吸收激光的能量，引起局部升温，产生光声信号，光声信号从细孔处溢出引起石英音叉产生周期性振动使石英音叉产生电流信号，该电流信号经过阻抗放大器转换为电压信号，通过控制与数据采集系统进行采集、解调，最后通过计算机进行信号处理，反演出待测气体的浓度。本发明的检测装置具有灵敏度高、损耗低、成本低等优点。
基于光纤微孔分布式声光痕量气体检测装置

[发明专利]一种基于光学干涉补偿的光致热弹光谱痕量气体检测装置-CN202310210171.6在审
发明人：马欲飞;郎梓婷;乔顺达;何应;刘晓楠;梁添添;张楚 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-03-07 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光学干涉补偿的光致热弹光谱痕量气体检测装置，所述装置包括激励半导体激光器、激光准直系统、待测气体气室、聚焦透镜、石英音叉、探测激光器、光纤分束器、光纤环行器、单模光纤、光电探测器、信号发生器、激光控制器、加法器、锁相放大器和计算机。本发明基于LITES的光学干涉补偿技术，在发挥珐珀结构能够有效屏蔽热噪声优势的同时增加一路光束照射在石英音叉底部，构成参考珐珀腔，参考珐珀腔与照射在石英音叉尖端感知石英音叉振动的传感珐珀腔具有相同的结构参数和环境参数，参考珐珀腔与传感珐珀腔中的两束反射光强值作差，即可获得不受环境干扰的光强信号以提高基于LITES技术珐珀解调方法的长期稳定性。
一种基于光学干涉补偿光致热弹光谱痕量气体检测装置

[发明专利]外差增强型光致热弹光谱痕量气体检测装置及方法-CN202310136417.X在审
发明人：马欲飞;刘亚辉;乔顺达;梁添添;何应 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-02-20 - 公布日： 2023-04-18 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种外差增强型光致热弹光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括第一半导体激光器、第二半导体激光器、第一光学准直系统、第二光学准直系统、气室、石英音叉、阻抗放大器、激光控制及数据采集系统和计算机。本发明从增大信号的角度来提升系统信噪比，通过两个方面来有效增大测量信号幅值：一方面，双光束的入射使得石英音叉在做阻尼振荡时吸收了更高的功率，增大了压电信号；另一方面，新的调制信号仍然能够参与拍频信号的产生并且不改变其频率，使得叠加后拍频信号显著增强，从而有力改善系统信噪比。本发明具有灵敏度高、响应速度快、成本低等优点。
外差增强型光致热弹光谱痕量气体检测装置方法

[发明专利]基于石英音叉探测的激光光谱温度测量装置及方法-CN202211469229.0在审
发明人：马欲飞;刘晓楠;乔顺达;杨舒涵;郎梓婷 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-11-22 - 公布日： 2023-03-28 - 主分类号： G01K11/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于石英音叉探测的激光光谱温度测量装置及方法，所述装置包括沿光束传播方向依次设置的半导体激光器、激光准直系统、燃烧场、石英音叉、控制与数据采集处理系统、计算机，经过控制与数据采集处理系统调制的半导体激光器输出激光，激光经激光准直系统后入射通过燃烧场，燃烧场中的CO气体吸收部分激光能量后照射在石英音叉根部，石英音叉产生电信号，该电信号输入到控制与数据采集处理系统中进行信号的解调与采集，控制与数据采集处理系统与计算机相连，在计算机中进行温度反演与显示。本发明解决了目前燃烧场测温中利用CO作为探测气体时，测温装置中光电探测器存在波长响应限制的问题。
基于石英音叉探测激光光谱温度测量装置方法

[发明专利]基于单音叉探测的光声光热双光谱气体传感装置及方法-CN202011172982.4有效
发明人：马欲飞;何应;乔顺达;李宇;于欣;彭江波 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-10-28 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于单音叉探测的光声光热双光谱气体传感装置及方法，所述装置包括激光器、光束准直器、气室、石英音叉、直角棱镜、光谱数据采集系统、计算机，激光器输出激光经光束准直器入射到气室内并传输通过石英音叉的叉股间隙，待测目标气体吸收激光能量后产生声波推动石英音叉进行摆动，产生光声电流信号；激光传输射出气室入射在直角棱镜上，由直角棱镜反射出的激光再度入射到气室内并打到石英音叉的根部位置，石英音叉吸收激光能量后发生弹性形变，从而产生光热电流信号；光声电流信号和光热电流信号由光谱数据采集系统和计算机进行信号解调与后续处理，反演出气体的浓度。本发明具有结构简单、成本低、探测灵敏度高等优点。
基于音叉探测声光光谱气体传感装置方法

[发明专利]基于石英管探测的光声光谱痕量气体检测装置及方法-CN202211236265.2在审
发明人：马欲飞;乔顺达;梁添添;刘晓楠;郎梓婷;杨舒涵 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-10-10 - 公布日： 2023-01-24 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于石英管探测的石英增强光声光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括半导体激光器、激光聚焦系统、气室、石英管、控制与数据采集系统、计算机，经过控制与数据采集系统调制的半导体激光器输出激光，经激光聚焦系统后入射到气室内，同时穿过石英管，保证石英管轴向中心线与激光传播方向重合，待测目标气体在石英管中吸收激光能量，产生声波，声波使得石英管产生电信号，该电信号依次输入到控制与数据采集系统、计算机中进行解调与后续处理。本发明将石英设计成细长中空的管状，在管状结构中，气体与激光发生相互作用产生声波，声波作用于石英管上，石英管产生电流信号，据此电流信号进而反演出气体浓度。
基于石英管探测声光痕量气体检测装置方法

[发明专利]基于光栅解调的光致热弹光谱痕量气体检测装置及方法-CN202211117879.9在审
发明人：马欲飞;乔顺达;郎梓婷;刘晓楠;杨舒涵 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-09-14 - 公布日： 2022-11-11 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光栅解调的光致热弹光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括第一半导体激光器、聚焦透镜、气室、石英音叉、布拉格光纤光栅、第二半导体激光器、光电探测器、控制与数据采集系统、计算机，第一半导体激光器经调制后输出激光，经聚焦透镜后入射到气室内，激光从气室出射并照射在石英音叉上；第二半导体激光器出射激光进入布拉格光纤光栅中，石英音叉振动引起布拉格光纤光栅栅距周期性变化，第二半导体激光器反射光光强产生周期性变化，由光电探测器探测反射光光强，该信号传输至控制与数据采集系统中进行信号的实时监测与采集，并输入到计算机中进行解调处理。本发明的装置具有噪声免疫、灵敏度高、成本低等优点。
基于光栅解调光致热弹光谱痕量气体检测装置方法

[发明专利]一种基于腔增强的光热光谱痕量气体检测装置及方法-CN202110572615.1有效
发明人：马欲飞;郎梓婷;乔顺达;何应;于欣 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2021-05-25 - 公布日： 2022-09-30 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于腔增强的光热光谱痕量气体检测装置及方法，信号发生器产生的低频锯齿波和锁相放大器产生的高频正弦波被送入加法器，叠加后的信号构成激光波长的调制信号；调制信号被送入激光控制器中，通过温度和电流两个模块改变可调谐半导体激光器输出激光的波长，激光经激光准直系统后入射到待测气体气室中，待测目标气体吸收部分激光能量；激光从待测气体气室出射后经聚焦透镜光斑被聚焦到石英音叉叉指的根部位置，由于光致热弹性形变和压电效应，产生的振动信号转换为电信号并将此电信号输入到锁相放大器中进行谐波信号采集，谐波数据最后输入计算机中进行处理，反演气体浓度。本发明的装置具有灵敏度高、成本低、非接触式测量等优点。
一种基于增强光热光谱痕量气体检测装置方法

[发明专利]基于音叉共鸣的光热光谱痕量气体检测装置及方法-CN201911207243.1有效
发明人：马欲飞;乔顺达;胡寅秋;王瑶;于欣;彭江波 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2019-11-29 - 公布日： 2022-08-02 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于音叉共鸣的光热光谱痕量气体检测装置及方法，所述装置包括激光器、激光准直系统、气室、第一石英音叉、第二石英音叉、阻抗放大器、控制与数据采集系统、计算机，其中：激光器经过控制与数据采集系统调制后输出激光，经激光准直系统后入射到气室内，待测目标气体吸收激光能量后，激光从气室出射并照射在第一石英音叉上；第一石英音叉吸收出射激光能量发生周期性的弹性形变进而产生振动，第二石英音叉产生共同振动，从而产生电流信号；阻抗放大器将电流信号放大为电压信号；控制与数据采集系统和计算机对放大后的电压信号进行采集和处理，反演出探测气体的浓度。本发明避免了热噪声源，减小了系统内噪声的引入。
基于音叉共鸣光热光谱痕量气体检测装置方法

[发明专利]基于H形共振管提升光声光谱传感器性能的装置和方法-CN201911276394.2有效
发明人：马欲飞;乔顺达;于欣;张中华;彭江波;王瑶;胡寅秋 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2019-12-12 - 公布日： 2022-04-12 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于H形共振管提升光声光谱传感器性能的装置和方法，所述装置包括半导体激光器、激光准直系统、气室、H形共振管、石英音叉、直角棱镜、阻抗放大器、控制与数据采集系统、计算机，其中：H形共振管包括两个横向管和一个纵向管，第一横向管和第二横向管的中点位置由纵向管连通，纵向管的中点位置处设有两个开口；石英音叉和H形共振管放置在含有待测气体的气室中，纵向管穿过石英音叉的叉股间隙，且纵向管的两个开口位置与石英音叉的两个叉股相对准。本发明解决目前常用的声学共振管对石英光声光谱痕量气体传感器性能提升较低的问题，可使信号提高1800倍，具有放大倍数高、成本低、体积小等优点。
基于共振提升声光传感器性能装置方法

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