恭喜中国计量大学高慧芳获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国计量大学申请的专利一种基于双增强光热光谱的高灵敏微小气量气体检测装置及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119354889B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411909982.6,技术领域涉及:G01N21/17;该发明授权一种基于双增强光热光谱的高灵敏微小气量气体检测装置及方法是由高慧芳;王乐;尹禄;张宏设计研发完成,并于2024-12-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于双增强光热光谱的高灵敏微小气量气体检测装置及方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于双增强光热光谱的高灵敏微小气量气体检测装置及方法,涉及光学传感领域,包括泵浦光源、探测光源、微纳光纤环谐振模块、滤波器、光电探测器、信号处理单元、控制模块。本发明采用上述的一种基于双增强光热光谱的高灵敏微小气量气体检测装置及方法,通过一个微纳光纤环形谐振腔,实现光热和谐振探测的双增强,使得纳升级的气量即可等效出数十米的吸收光程,从而实现微小气量下的高灵敏气体测量。
本发明授权一种基于双增强光热光谱的高灵敏微小气量气体检测装置及方法在权利要求书中公布了:1.一种基于双增强光热光谱的高灵敏微小气量气体检测装置,其特征在于,包括激光器电流控制器使泵浦光激光器产生可调谐的脉冲光,使探测光在微纳光纤环谐振波长附近扫描;激光器温度控制器用于控制泵浦光激光器的工作温度,调整泵浦光的波长与气体吸收波长相匹配;泵浦光激光器产生泵浦光,光能被特征气体吸收后产生光热,释放热能;探测光激光器产生探测光,在波长扫描过程中可以找到微纳光纤环的谐振波长;波分复用器将泵浦光和探测光耦合进微纳光纤环谐振器中;微纳光纤环谐振器使泵浦光在微纳光纤环中反复耦合传输并与气体相互作用,进而产生增强的光热信号;对于探测光,光热信号的探测过程被谐振放大,形成双增强现象;窄带滤波器将探测光的光谱变化转为光强变化;光电探测器将经过了谐振的探测光信号转变为电信号,供后端处理单元解调出气体浓度信息;锁相放大器将探测光经光电探测后的信号用锁相放大,通过解调得到与气体浓度成正比的二次谐波;激光器电流控制器还用于在驱动电流上叠加正弦波,驱动电流用于波长扫描,使得泵浦波长与气体吸收波长相对应;正弦波用于波长调制,用于提升信噪比;通过调节微纳光纤长度L和纤芯直径,使泵浦光和探测光同时满足谐振条件 (1);其中,表示光热效应和热膨胀效应共同导致的折射率变化,表示探测光中心波长,表示谐振波长相对于探测光中心波长的改变量,表示因为光热产生的微纳光纤长度改变量;经过谐振增强后的等效光程、放大倍率为: (2); (3);其中,表示泵浦光波长,表示耦合系数,表示泵浦光的等效反射率,表示探测光的等效反射率,表示谐振腔的透射率;周期性的通过驱动电流控制泵浦光的波长在气体吸收峰附近扫描,通过在气体吸收峰附近扫描波长,判断谐振环失谐的波长变化方向;通过波长扫描判断失谐的方向,进而判断温度的偏离方向,然后通过对波长扫描频率的动态调整,使发热量处于恒定状态,控制谐振环的谐振点保持不变。
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