一种用于油气检测的共振光声池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及光声光谱技术领域，尤其是一种用于油气检测的共振光声池。
【背景技术】
[0002] 光声光谱技术是近些年来快速发展的一种无损探测技术，其原理为：当物质吸收 光收到激发后，返回初始态可通过辐射跃迁或无辐射跃迁。前一过程产生荧光或磷光，后一 过程则产生热。因为吸收光强呈周期性变化，容器内压力涨落也呈周期性。当试样是气体或 液体时，其本身就是压力介质。由于调制光的频率一般位于声频范围内，所以这种压力涨落 就成为声波，从而能被声敏元件所感知。声敏元件所感知的声波信号经同步放大得到的电 信号为光信号。若将光声信号作为入射光频率的函数记录下来，就可获得光声光谱图。这 里使用到的容器就是光声池。其中共振光声池可以实现检测对象的连续监测，而不需要将 光声池密闭。中国发明专利申请CN 101949821 A公开的就是一种共振光声池，但是现有技 术的共振光声池对于共振声波的损失较大。
[0003] 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于油气检测的共振光声池，能够解决 现有技术的不足，提高共振声波的强度。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
[0006] -种用于油气检测的共振光声池，包括谐振管和设置在谐振管两侧的缓冲室，谐 振管内设置有微音器，两个缓冲室分别设置有进气管和出气管，缓冲室上设置有用于激光 通过对窗口，缓冲室内还设置有声学滤波器，所述窗口倾斜设置，窗口的轴线与谐振管轴线 的夹角为45°，谐振管内壁上设置有若干个反射片，反射皮片平行于谐振管的轴线，激光沿 着窗口轴线的方向射入，经过各个反射片的反射最终沿着另一个窗口的轴线射出，谐振管 与缓冲室之间设置有缩口，缩口的轴线与窗口的轴线相互重合，缩口为单叶双曲面，其内径 最小处与谐振管内径之比为1 :5,缩口与缓冲室和谐振管的相接触均设置有圆角，谐振管 的外侧设置有隔音层，进气管和出气管上分别设置有一个橡胶球囊。
[0007] 作为优选，所述谐振管长度为80mm，内径为4mm，缓冲室的容积与谐振管的容积之 比为50:1。
[0008] 作为优选，所述谐振管内壁上设置有若干个凹槽，所述微音器和反射片均设置在 凹槽内，微音器和反射片的上沿与凹槽顶面的两个直线形侧边平齐。
[0009] 作为优选，隔音层包括内侧的金属支架，金属支架的空隙抽为真空，金属支架的外 侧设置有橡胶层。
[0010] 采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本实用新型在现有技术的基础上进行 改进，通过降低共振声波损失和提高谐振管所产生的共振声波的强度，来实现测量精度的 提高。首先将激光的入射角度进行改变，实现45°的倾斜射入，然后通过与入射光同轴的缩 口后，经过反射片的反射，激光光束在谐振管内进行多次反射，从而实现在同一长度的谐振 管内激光传输长度的增加，激光与谐振管内被测物质的接触面积增加，实现了在相同输入 功率的前提下，提高谐振管内声波激发的强度。微音器和反射片设置在凹槽内，可以提高谐 振管内壁的平滑性，减少杂波的产生。由于共振光声池在测量时不进行密闭，所以会出现部 分声波通过谐振管扩散到缓冲腔的问题。本实用新型在谐振管的两端设置有缩口，然后在 谐振管的外侧设置隔音层，缩口可以在谐振管与缓冲腔之间形成一个声波反射面，使向外 扩散的大部分声波在缩口处进行反射，隔音层在谐振管的径向也形成了一个反射面，带有 真空区域的金属支架可以将谐振管内部传出的声波进行反射，同时利用橡胶层可将外界的 杂音进行吸收过滤，避免杂音传入谐振管内部。由于谐振管内声波是通过压力的变化而产 生的，进气管和出气管上的橡胶球囊可以将从谐振管内部传出的少量流体的压力变化进行 缓冲，以提高整个气路流动的稳定性。
【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型一个【具体实施方式】的结构图。
[0012] 图2是本实用新型一个【具体实施方式】中谐振管的局部放大图。
[0013] 图3是本实用新型一个【具体实施方式】中隔音层的结构图。
[0014] 图4是本实用新型一个【具体实施方式】中缩口的结构图。
[0015] 图中：1、谐振管；2、缓冲室；3、微音器；4、进气管；5、出气管；6、窗口；7、反射片； 8、缩口；9、隔音层；10、橡胶球囊；11、凹槽；12、金属支架；13、橡胶层；14、声学滤波器；15、 橡胶膜片。
【具体实施方式】
[0016] 本实用新型中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附 图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、 焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
[0017] 参照图1-4,本实用新型一个【具体实施方式】包括谐振管1和设置在谐振管1两侧的 缓冲室2,谐振管1内设置有微音器3,两个缓冲室2分别设置有进气管4和出气管5,缓冲 室2上设置有用于激光通过对窗口 6,缓冲室2内还设置有声学滤波器14,所述窗口 6倾斜 设置，窗口 6的轴线与谐振管1轴线的夹角为45°，谐振管1内壁上设置有若干个反射片 7,反射皮片7平行于谐振管1的轴线，激光沿着窗口 6轴线的方向射入，经过各个反射片7 的反射最终沿着另一个窗口 6的轴线射出，谐振管1内壁上设置有若干个凹槽11，所述微音 器3和反射片7均设置在凹槽11内，微音器3和反射片7的上沿与凹槽11顶面的两个直 线形侧边平齐。谐振管1与缓冲室2之间设置有缩口 8,缩口 8为单叶双曲面，其内径最小 处与谐振管1内径之比为1 :5,缩口 8与缓冲室2和谐振管1的相接触均设置有圆角，谐振 管1的外侧设置有隔音层9,进气管4和出气管5上分别设置有一个橡胶球囊10。隔音层 9包括内侧的金属支架12,金属支架12的空隙抽为真空，金属支架12的外侧设置有橡胶层 13。
[0018] 本实施例首先将激光的入射角度进行改变，实现45°的倾斜射入，然后通过与入 射光同轴的缩口 8后，经过反射片7的反射，激光光束在谐振管1内进行多次反射，从而实 现在同一长度的谐振管1内激光传输长度的增加，激光与谐振管1内被测物质的接触面积 增加，实现了在相同输入功率的前提下，提高谐振管1内声波激发的强度。微音器3和反射 片7设置在凹槽11内，可以提高谐振管1内壁的平滑性，减少杂波的产生。由于共振光声 池在测量时不进行密闭，所以会出现部分声波通过谐振管1扩散到缓冲腔2的问题。本实 施例在谐振管1的两端设置有缩口 8,然后在谐振管1的外侧设置隔音层9,缩口 8可以在 谐振管1与缓冲腔2之间形成一个声波反射面，使向外扩散的大部分声波在缩口 8处进行 反射，隔音层9在谐振管1的径向也形成了一个反射面，带有真空区域的金属支架12可以 将谐振管1内部传出的声波进行反射，同时利用橡胶层13可将外界的杂音进行吸收过滤， 避免杂音传入谐振管1内部。由于谐振管1内声波是通过压力的变化而产生的，进气管4 和出气管5上的橡胶球囊10可以将从谐振管1内部传出的少量流体的压力变化进行缓冲， 以提高整个气路流动的稳定性。
[0019] 本实施例的谐振管1长度为80mm，内径为4mm，缓冲室2的容积与谐振管1的容积 之比为50:1，谐振管1的材质为不锈钢，缩口 8的材质为镁铝合金。通过优选光声池的形状 参数以及使用镁铝合金的缩口 8,可以将光声池的品质因数Q有现有的30~40左右提高至 55以上。
[0020] 进一步的，可以将两个橡胶球囊10通过橡胶膜片15相连，橡胶膜片15的弹性模 量优选为500Pa~600Pa。通过使用橡胶膜片15将两个橡胶球囊10相连，可以使从谐振管 内穿出的压力波动在橡胶膜片15处进行相互抵消，从而使用压力波动本身对其自身进行 抵消。
[0021] 本实用新型是在【背景技术】中引用的专利文献的基础上进行的改进，所以对于微音 器3、窗口 6和声学过滤器14等在文献中已经充分公开的现有技术的部件的具体结构和连 接使用方式不再详述。
[0022] 使用【背景技术】中引用的光声池与本实施例进行实验对比，对比数据如下：
【主权项】
1. 一种用于油气检测的共振光声池，包括谐振管（1)和设置在谐振管（1)两侧的缓 冲室（2)，谐振管（1)内设置有微音器（3)，两个缓冲室（2)分别设置有进气管（4)和出气 管（5)，缓冲室（2)上设置有用于激光通过对窗口（6)，缓冲室（2)内还设置有声学滤波器 (14)，其特征在于；所述窗口（6)倾斜设置，窗口（6)的轴线与谐振管（1)轴线的夹角为 45°，谐振管（1)内壁上设置有若干个反射片（7)，反射皮片（7)平行于谐振管（1)的轴线， 激光沿着窗口（6)轴线的方向射入，经过各个反射片（7)的反射最终沿着另一个窗口（6)的 轴线射出，谐振管（1)与缓冲室（2)之间设置有缩口（8)，缩口（8)的轴线与窗口（6)的轴线 相互重合，缩口（8)为单叶双曲面，其内径最小处与谐振管（1)内径之比为1 ;5,缩口（8)与 缓冲室（2)和谐振管（1)的相接触均设置有圆角，谐振管（1)的外侧设置有隔音层（9)，进气 管（4)和出气管（5)上分别设置有一个橡胶球囊（10)。
2. 根据权利要求1所述的用于油气检测的共振光声池，其特征在于：所述谐振管（1)长 度为80mm，内径为4mm，缓冲室（2)的容积与谐振管（1)的容积之比为50:1。
3. 根据权利要求1所述的用于油气检测的共振光声池，其特征在于：所述谐振管（1)内 壁上设置有若干个凹槽（11)，所述微音器（3)和反射片（7)均设置在凹槽（11)内，微音器 (3)和反射片（7)的上沿与凹槽（11)顶面的两个直线形侧边平齐。
4. 根据权利要求1所述的用于油气检测的共振光声池，其特征在于：所述隔音层（9)包 括内侧的金属支架（12)，金属支架（12)的空隙抽为真空，金属支架（12)的外侧设置有橡胶 层（13 )。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于油气检测的共振光声池，包括谐振管和设置在谐振管两侧的缓冲室，谐振管内设置有微音器，两个缓冲室分别设置有进气管和出气管，缓冲室上设置有用于激光通过对窗口，缓冲室内还设置有声学滤波器，所述窗口倾斜设置，窗口的轴线与谐振管轴线的夹角为45°，谐振管内壁上设置有若干个反射片，反射皮片平行于谐振管的轴线，谐振管与缓冲室之间设置有缩口，缩口为单叶双曲面，其内径最小处与谐振管内径之比为1：5，缩口与缓冲室和谐振管的相接触均设置有圆角，谐振管的外侧设置有隔音层，进气管和出气管上分别设置有一个橡胶球囊。本实用新型能够改进现有技术的不足，提高共振声波的强度。
【IPC分类】G01N21-01
【公开号】CN204374060
【申请号】CN201420544498
【发明人】吕斌, 李海峰, 罗文
【申请人】江西仪能新能源微电网协同创新有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年9月22日