一种基于激光干涉原理的气体检测用光声光谱仪的制作方法

本技术涉及一种气体检测用光声光谱仪，尤其是一种基于激光干涉原理的气体检测用光声光谱仪。

背景技术：

1、目前，对于油浸式变压器的绝缘缺陷通常采用油中溶解气体分析的方法来进行检测，常见的测量手段有油色谱法和光声光谱法，光声光谱法相对于油色谱法，具有使用寿命长、无耗材、精度高及稳定性好等优势。现有光声光谱仪有光声池，光声池有内腔（谐振腔），与内腔相通有进气阀和出气阀，内腔的一侧设有主窗片，内腔另一侧有与主窗片相对设置的出光片，在内腔的中心部位（驻波波峰位置）设有连通孔，连通孔内有拾音器，拾音器再通过模数转换器等信号处理电路与单片机相接。检测时，被测气体通过进气阀和出气阀进入内腔后封闭内腔，单片机控制激光器所发出的激光依次穿过主窗片、被测气体及出光片，当激光的波长等于被测气体吸收波长时，被测气体在光声效应的作用下，会产生同频的声波且声波的幅值和气体浓度成正比。现有光声光谱仪所用拾音器多为压电式或者电容式微音器，这种微音器输出信号为μv级电压信号，易受电磁干扰。然而，运行的变压器附近存在着很强的电磁场，故现有光声光谱仪用于检测变压器油中含量极低的气体时，存在着检测灵敏度低的问题。

技术实现思路

1、本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种基于激光干涉原理的气体检测用光声光谱仪。

2、本实用新型的技术解决方案是：一种基于激光干涉原理的气体检测用光声光谱仪，有光声池，光声池有内腔，与内腔相通有进气阀和出气阀，所述内腔的一侧设有主窗片，内腔另一侧有与主窗片相对设置的出光片，在内腔的中心部位设有连通孔，在连通孔内有悬臂梁，悬臂梁的一端固定在连通孔的侧壁上，所述悬臂梁的上表面镀有反射膜，反射膜上方由下至上依次固定有弱反射窗片、准直镜，所述准直镜与三端光纤耦合器的公共端口相接，三端光纤耦合器的另两个端口分别对应与激光器和光电探测器相接。

3、优选的技术方案是所述弱反射窗片通过法兰固定在连通孔上端，所述准直镜固定在法兰上。

4、本实用新型通过悬臂梁、反射膜、弱反射窗片、准直镜及光纤耦合器组成了激光干涉型声波探测器，其中的悬臂梁作为声波感应元件，将声波振幅转化为自身的振幅。当悬臂梁振动且通过光纤耦合器输入稳定功率激光时，悬臂梁上反射膜的返回光和弱反射窗片处的返回光进入准直镜后会产生干涉，振幅的微弱变化会被同步且线性的转化为干涉光强度显著的变化。由于在光声池内腔的气体光生效应的作用下，悬臂梁的振幅和气体浓度成正比，干涉光强度又与悬臂梁的振幅线性相关，因此通过检测从光纤耦合器输出的干涉光强度，即可计算出光声池内腔内的气体浓度值。本实用新型在光声池上未设置电子元件，采用光纤连接可以实现远距离信号传输，避免了光声池附近存在的电磁干扰对检测信号的影响，极大的提高了光声光谱仪检测灵敏度和抗电磁干扰性能。

技术特征：

1.一种基于激光干涉原理的气体检测用光声光谱仪，有光声池（1），光声池（1）有内腔（2），与内腔（2）相通有进气阀（3）和出气阀（4），所述内腔（2）的一侧设有主窗片（5），内腔（2）另一侧有与主窗片（5）相对设置的出光片（6），在内腔（2）的中心部位设有连通孔（7），其特征在于：在连通孔（7）内有悬臂梁（8），悬臂梁（8）的一端固定在连通孔（7）的侧壁上，所述悬臂梁（8）的上表面镀有反射膜（9），反射膜（9）上方由下至上依次固定有弱反射窗片（10）、准直镜（11），所述准直镜（11）与三端光纤耦合器（12）的公共端口相接，三端光纤耦合器（12）的另两个端口分别对应与激光器（13）和光电探测器（14）相接。

2.根据权利要求1所述的基于激光干涉原理的气体检测用光声光谱仪，其特征在于：所述弱反射窗片（10）通过法兰（15）固定在连通孔（7）上端，所述准直镜（11）固定在法兰（15）上。

技术总结本技术公开一种基于激光干涉原理的气体检测用光声光谱仪，悬臂梁作为声波感应元件，将声波振幅转化为自身的振幅，当悬臂梁振动且通过光纤耦合器输入稳定功率激光时，悬臂梁上反射膜的返回光和弱反射窗片处的返回光进入准直镜后会产生干涉，振幅的微弱变化会被同步且线性的转化为干涉光强度显著的变化。由于悬臂梁的振幅和气体浓度成正比，干涉光强度又与悬臂梁的振幅线性相关，因此通过检测从光纤耦合器输出的干涉光强度，即可计算出气体浓度值。本技术在光声池上未设置电子元件，采用光纤连接可以实现远距离信号传输，避免了光声池附近存在的电磁干扰对检测信号的影响，极大的提高了光声光谱仪检测灵敏度。技术研发人员：王怀志,胡学秋,刘枭,李传国,刘旺,张军廷,谢子健,李博,赵丹,张正顺,骆喆明受保护的技术使用者：大连世有电力科技有限公司技术研发日：20240314技术公布日：2024/11/21