專利名稱：在光聲池徑向共振模式下確定激光入射角度的方法
技術領域：
本發明涉及光聲光譜氣體分析領域，特別是涉及一種在光聲池徑向共振模式下確
定激光入射角度的方法。
背景技術：
現有的光聲氣體探測裝置中廣泛使用的共振腔有三種基本結構形態(1)亥姆霍茲共振腔；(2) —維圓柱形共振管；(3)三維腔體結構。亥姆霍茲共振腔可類比由彈簧和質點組成的簡諧振子，其共振增強因子一般不超過10。對于一維圓柱形共振管，若其腔的橫截面尺寸遠小于縱向長度，故激勵的聲場僅在長度方向呈現變化，而工作于純縱向共振模式。氣體光聲檢測裝置中，三維光聲池一般為圓柱形結構，偶爾也采用球形結構。圓柱型結構光聲池可以工作在縱向、徑向、角向共振模式或其組合模式下。脈沖光沿軸向入射可以激發起腔的縱向或角向共振模式，但是不能有效激發低階徑向共振模式，這是因為此時的模式耦合系數為零。實驗發現，入射光偏離腔軸的角度對低階徑向共振模式的聲信號幅值有明顯影響，但迄今為止兩者之間的定量關系尚未明確。

發明內容
本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種在光聲池徑向共振模式下，即徑向(O，O，l)(這里三個數字分別為角向、縱向、徑向的振動模式數)共振模式下如何確定激光入射角度的方法。 本發明的技術方案如下一種在光聲池徑向共振模式下確定激光入射角度的方法，讓激光器的入射點位于光聲池圓柱腔的端面，入射點到端面中心的距離為圓柱腔半徑
的0. 5568倍，入射光與中心軸z之間的夾角9 。滿足^ = ^^tan4，其中R為圓柱腔的
半徑、L為圓柱腔的縱向長度，ciM為O階貝塞爾函數的第l個極值點的值，《"2.133。
所述入射點到端面中心的距離還可以等于圓柱腔的半徑，此時，所述l " 3.832。
與現有技術相比，本發明的優點是按本發明確定的激光入射點的位置及入射角度，能最大限度地激發光聲池的振動模式，能有效地提高光聲法檢測微量氣體裝置的信號幅值和檢測靈敏度。另外，對光聲池結構優化設計與安裝調試具有很大的指導意義。


本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中
圖l是本發明的示意圖。
具體實施例方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘
述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只 是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。 如圖1所示，一種在光聲池徑向共振模式下確定激光入射角度的方法，讓激
光器的入射點A位于光聲池圓柱腔的端面，入射光與中心軸z之間的夾角e。滿足
S = ^晏tan^，其中R為圓柱腔的半徑、L為圓柱腔的縱向長度，a M為0階貝塞爾函數
的第l個極值點的值(以n為單位)，當I "2. 133時，入射點到端面中心的距離為圓 柱腔半徑的0. 5568倍，此時，激光入射角度與徑向共振模式的相對耦合系數為0. 6723 ;當 l " 3.832時，入射點到端面中心的距離等于圓柱腔半徑，此時，激光入射角度與徑向共振 模式的相對耦合系數為-0. 6878。 本發明并不局限于前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
一種在光聲池徑向共振模式下確定激光入射角度的方法，其特征在于讓激光器的入射點位于光聲池圓柱腔的端面，入射點到端面中心的距離為圓柱腔半徑的0.5568倍，入射光與中心軸z之間的夾角θ0滿足其中R為圓柱腔的半徑、L為圓柱腔的縱向長度，α01為0階貝塞爾函數的第1個極值點的值，ξ≈2.133。F2009103106844C0000011.tif
2. 根據權利要求1所述的在光聲池徑向共振模式下確定激光入射角度的方法，其特征在于所述入射點到端面中心的距離等于圓柱腔的半徑，所述I " 3.832。
全文摘要
本發明公開了一種在光聲池徑向共振模式下確定激光入射角度的方法，讓激光器的入射點位于光聲池圓柱腔的端面，入射點到端面中心的距離為圓柱腔半徑的0.5568倍，入射光與中心軸z之間的夾角θ0滿足其中R為圓柱腔的半徑、L為圓柱腔的縱向長度，α01為0階貝塞爾函數的第1個極值點的值，ξ≈2.133；入射點到端面中心的距離還可以等于圓柱腔的半徑，此時ξ≈3.832。本發明的優點是按本發明確定的激光入射點的位置及入射角度，能最大限度地激發光聲池的振動模式，能有效地提高光聲法檢測微量氣體裝置的信號幅值和檢測靈敏度。另外，對光聲池結構優化設計與安裝調試具有很大的指導意義。
文檔編號G01N21/00GK101706412SQ20091031068
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者樂莉, 余玉江, 劉先勇, 張陽, 王壽全, 胡文, 袁長迎, 郭鋒 申請人:西南科技大學;四川省煤炭產業集團有限責任公司