(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210425912.8 (22)申请日 2022.04.21 (71)申请人 汕头大学 地址 515063 广东省汕头市大 学路汕头大 学 (72)发明人 叶玮琳　刘炜壕　夏梓琨　徐晓欢　 罗文轩　肖旭鹏　彭昌欣　袁驰　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 林华龙 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/17(2006.01) (54)发明名称 一种红外光声检测装置和基于调光薄膜的 红外光声检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于调光薄膜的红外光 声检测方法以及采用该方法的红外光声检测装 置。 该红外光声检测装置包括： 红外发生单元、 光 声池和调光 薄膜单元。 调光薄膜单元包括设于红 外发生单元和光声池之间的快变调光薄膜和慢 变调光薄膜。 红外发生单元发射出的红外激光通 过快变调光 薄膜和慢变调光薄膜进行调制后， 射 入光声池的光声腔内， 使 得光声腔内的烷烃气体 产生膨胀声压， 通过微音麦克风采集声信号以得 出烷烃浓度。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114923853 A 2022.08.19 CN 114923853 A 1.一种红外光声检测装置， 其特征在于： 包括： 红外发生单元(100)、 光声池(300)和调 光薄膜单 元(200)； 所述光声池(300)具有光声腔(310)， 所述光声池(300)设有用于采集所述光声腔(310) 内声压信号的微音麦克风(320)； 所述光声腔(310)的后端设有入射窗(311)， 所述红外发生单元(100)朝前设于所述入 射窗(311)的后方， 所述调光薄膜单元(200)设于所述红外发生单元(100)和光声池(300)之 间； 所述调光薄膜单元(200)包括快变调光薄膜(210)和慢变调光薄膜(220)， 所述快变调 光薄膜(210)和慢变调光薄膜(220)均设于所述红外发生单元(100)和光声池(300)之间， 所 述快变调光薄膜(210)和慢变调光薄膜(2 20)均垂直于前后方向设置 。 2.根据权利要求1所述的红外光声检测装置， 其特征在于： 所述光声腔(310)呈圆柱形 状， 所述光声池(300)设有与所述光声腔(310)相连通的进气孔(313)和出气孔(314)， 所述 进气孔(313)和出气孔(314)前后间隔设置， 所述进气孔(313)和出气孔(314)均与所述光声 腔(310)同一侧相连通。 3.根据权利要求1所述的红外光声检测装置， 其特征在于： 所述光声腔(310)的前端设 有出射窗(312)， 所述入射窗(311)和出射窗(312)均呈薄片状； 所述光声腔(310)具有沿前 后方向延伸的射光路线， 所述入射窗(311)和出射窗(312)相互对称、 并均与所述射光路线 呈布鲁斯特角设置 。 4.根据权利要求1所述的红外光声检测装置， 其特征在于： 所述入射窗(311)为红外滤 光片， 所述红外滤光片可拆卸地设置 于所述光声腔(310)的后端。 5.根据权利要求1所述的红外光声检测装置， 其特征在于： 所述光声腔(310)呈圆柱形 状， 所述光声腔(310)具有前后 方向延伸的轴线， 所述光声腔(310)的中部设有音孔(315)， 所述音孔(315)沿所述光声腔(310)的径向延伸并与所述光声腔(310)连通， 所述微音麦克 风(320)设于所述音孔(315)内。 6.根据权利要求1所述的红外光声检测装置， 其特征在于： 所述光声池(300)还设有热 敏电阻(3 30)， 所述热 敏电阻(3 30)具有设于所述 光声腔(310)内壁的热 敏检测端。 7.根据权利要求1所述的红外光声检测装置， 其特征在于： 所述红外发生单元(100)包 括宽带光源(110)和聚光透镜(120)， 所述宽带光源(110)具有朝前设置的激光射出端， 所述 聚光透镜(120)设于所述激光 射出端的前侧。 8.根据权利要求1所述的红外光声检测装置， 其特征在于： 所述红外光声检测装置还包 括驱动模块(40 0)和信号处 理模块(5 00)； 所述驱动模块(400)包括慢变脉冲发生器(420)、 快变脉冲发生器(410)和恒流电源 (430)； 所述快变脉冲发生器(410)与快变调光薄膜(210)电性连接， 所述慢变脉冲发生器 (420)与慢变调光薄膜(220)电性连接， 所述恒流电源(430)与所述红外发生单元(100)电性 连接； 所述信号处理模块(500)包括滤波处理单元(510)、 锁相放大器(520)、 数模转换芯片 (530)和处理器(540)； 所述微音麦克风(320)与所述滤波处理单元(510)电性连接， 所述滤 波处理单元(510)、 锁相放大器(520)、 数模转换芯片(5 30)和处理器(540)依次电性连接 。 9.一种基于调光薄膜的红外光声检测方法， 其特 征在于： 包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114923853 A 2步骤S1： 通过恒流电源(43 0)使宽带光源(1 10)发出恒定 激光； 步骤S2： 通过快变调光薄膜(210)和慢变调光薄膜(220)构成串联调制系统， 所述恒定 激光经过所述串联调制系统进行调制产生 光信号； 步骤S3： 所述光信号射入充有烷烃气体的光声池(300)， 通过微音麦克风(320)采集烷 烃气体随光信号调制频率进行收缩膨胀所产生的声信号； 步骤S4： 所述微音麦克风(320)所采集得到 的声信号， 能够反映出所述光声池(300)内 的烷烃气体的烷烃浓度。 10.根据权利要求9所述的基于调光薄膜的红外光声检测方法， 其特征在于： 所述步骤 S4具体地： 所述微音麦克风(320)将声信号转化为电信号， 通过滤波电路进行滤波， 再通过 锁相放大器(520)将特定频率的信号分离出来， 并通过数模转换芯片(530)转换为数字信 号， 最后传输至处理器(540)并通过与处理器(540)连接的RGB屏显示出信号的波形幅值大 小， 以此来反映烷烃气体的烷烃浓度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114923853 A 3