(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 202210807087.8 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 中国科学院半导体 研究所 地址 100083 北京市海淀区清华 东路甲35 号 (72)发明人 王祎明　谢亮　龚萍　尔知玄　 (74)专利代理 机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 专利代理师 任岩 (51)Int.Cl. G01N 21/17(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 22/00(2006.01) (54)发明名称 基于光声谱气体探测的微波检测方法及其 装置 (57)摘要 本公开提供了一种基于光声谱气体探测的 微波检测方法， 包括： 微波信号发生电路控制信 号发射电极产生扫频微波信号， 扫频微波信号入 射至气室， 信号接收电极接收经过气室的微波信 号， 信号处理电路分别获得信号发射电极和 信号 接收电极的初始微波信号的特征数据； 光源出射 加载调制信号的输出光并入射到气室内， 气室内 的待测气体受到光束激发产生热振动， 微波信号 发生变化并形成目标微波信号， 信号处理电路分 别获得信号发射电极和信号接收 电极的目标微 波信号的特征数据； 上位机计算得到待测气体的 浓度， 利用电磁波对空间折射率敏感的特点实现 高灵敏度的探测， 同时不受声学谐振腔的体积限 制， 实现待测气体的小体积长期在线测量。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115184275 A 2022.10.14 CN 115184275 A 1.一种基于光声谱气体探测的微波检测方法， 其特 征在于， 包括： 微波信号发生电路(1)控制信号发射电极(19)产生扫频微波信号， 所述扫频微波信号 入射到气室(6)内； 信号接收电极(20)接收经 过气室(6)的微波信号； 信号处理电路(8)分别获得信号发射电极(19)和信号接收电极(20)的初始微波信号的 特征数据； 光源驱动电路(4)和光源温控电路(5)控制光源(3)出射加载调制信号的输出光； 所述加载调制信号的输出光入射到气室(6)内， 气 室(6)内的待测 气体受到光束激发产 生热振动， 以致信号发射电极(19)和信号接收电极(20)的微波信号发生变化， 形成目标微 波信号； 信号处理电路(8)分别获得信号发射电极(19)和信号接收电极(20)的目标微波信号的 特征数据； 上位机(9)根据微波信号的特征数据， 以及所述目标微波信号的特征数据， 计算得到所 述待测气体的浓度。 2.据权利要求1所述的基于光声谱气体探测的微波检测方法， 其特征在于， 初始微波信 号和目标微波信号经过气室(6)还产生回波信号， 所述回波信号经过信号发射电极(19)传 送至所述信号处 理电路(8)。 3.根据权利要求1所述的基于光声谱气体探测的微波检测方法， 其特征在于， 所述特征 数据包括幅度、 相位和S参数。 4.根据权利要求1所述的基于光声谱气体探测的微波检测方法， 其特征在于， 所述扫频 微波信号的频率范围在1KH z～100GHz之间。 5.根据权利要求1所述的基于光声谱气体探测的微波检测方法， 其特征在于， 所述光源 (3)的波长在待测气体光谱吸 收峰附近 。 6.根据权利要求1所述的基于光声谱气体探测的微波检测方法， 其特征在于， 所述信号 发射电极(19)为电磁波天线。 7.根据权利要求1所述的基于光声谱气体探测的微波检测方法， 其特征在于， 所述光源 (3)为光纤耦合激光器或者 LED光源。 8.一种基于光声谱气体探测的微波检测装置， 其特征在于， 包括微波信号发生电路 (1)、 气室(6)、 光学窗口(11)、 信号发射电极(19)、 信号接收电极(2 0)、 光源(3)、 信号处理电 路(8)和上位机(9)， 其中： 所述气室(6)内存储有待测气体， 所述信号发射电极(19)和所述信号接收电极(20)分 别设置于所述气室(6)上相对的两侧壁； 所述微波信号发生电路(1)与所述信号发射电极(19)连接， 所述信号接收电极(20)与 所述信号处 理电路(8)连接， 所述信号处 理电路(8)与所述上位机(9)连接； 所述气室(6)的两端分别固定安装有所述光学 窗口(11)， 所述光源(3)用于发射激光光 束， 所述激光 光束通过 所述光学窗口(1 1)穿透所述气室(6)； 其中， 所述信号处理电路(8)分别计算所述微波信号发生电路(1)和所述信号接收电极 (20)输出的微波信号特征参数， 所述上位机(9)根据所述微波信号特征参数计算所述待测 气体的浓度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115184275 A 29.根据权利要求8所述的基于光声谱气体探测的微波检测装置， 其特征在于， 还包括光 纤耦合准直透镜(12)， 所述光纤耦合准直透镜(12)设于所述光学窗口(11)的一端， 用于使 所述光源(3)出射加载调制 信号的输出光以直线依次通过所述光学窗口(11)进入所述气室 (6)。 10.根据权利要求8所述的基于光声谱气体探测的微波检测装置， 其特征在于， 还包括 电磁屏蔽外壳(24)， 用于屏蔽所述气室(6)外界的电磁干扰， 所述气室(6)固定密封于所述 电磁屏蔽外壳(24)内。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115184275 A 3