针对石英增强光声检测系统中石英音叉共振信号的特征及提取要求, 设计了一款六阶切比雪夫有源模拟带通滤波器。根据切比雪夫滤波器理论和Sallen-Key拓扑结构模型完成实际电路的设计, 并通过石英音叉共振特性测试实验对滤波器的性能做出了验证。实验结果表明, 该滤波器能对石英音叉光声信号进行滤波去噪并无失真放大, 其性能指标满足: 通频带宽935 Hz, 波纹0.8 dB, 带外衰减51 dB, 品质因数(Q)值35.09, 能有效抑制环境噪声, 可用于石英增强光声光谱检测领域光声前端信号的处理。

构建了一套基于侧向模式的光学参数振荡(optical parameter oscillator, OPO)脉冲激光激发-超声传感的血糖光声检测系统, 并且将激发波长、 激光能量、 探测频率和温度等对血糖光声检测的影响, 在系统结构上进行了有效融合。 然后, 以不同浓度的葡萄糖溶液作为测试样品, 实验研究了几个因素(激发波长、 激光能量、 探测频率和温度等)对葡萄糖光声检测和浓度预测的影响。 实验得到了不同浓度葡萄糖溶液在不同影响因素条件下的葡萄糖实时光声信号和光声峰峰值, 同时, 为了得到不同因素对葡萄糖光声值和浓度预测的影响规律, 通过线性回归算法建立了葡萄糖光声峰峰值与各因素变化, 以及不同因素下光声峰峰值与浓度梯度的映射关系模型。 实验和模型预测结果表明: 相比1 200和1 300 nm波长而言, 1 064 nm波长下的葡萄糖光声峰峰值与浓度梯度模型预测效果最好, 模型相关系数达到0.986; 葡萄糖光声峰峰值随着脉冲激光输出能量的增大呈线性增大趋势, 且葡萄糖浓度预测准确度随着激光输出能量增大有所提高; 根据不同探测频率的超声探测器捕获的葡萄糖光声峰峰值与浓度梯度建模效果来看, 响应频率为1 MHz的超声探测器相比2.5和10 MHz的超声探测器, 在葡萄糖光声信号探测上具有更好的探测效果; 最后, 实验发现, 葡萄糖光声峰峰值随着温度和浓度的增大均呈线性增大趋势, 且浓度预测误差随着温度的升高逐渐增大。

利用光声技术对血糖浓度无损检测进行了初探，搭建了一套可调谐脉冲激光器激发、聚焦超声探测的光声无损血糖检测系统，采用前向探测模式、前置预放大、GPIB-USB 总线传输和LabVIEW 软件开发平台，实现了葡萄糖水溶液的光声信号实时采集。实验得到了质量浓度为0~300 mg/dL 的葡萄糖水溶液的实时光声信号，并在1300~2300 nm 近红外波段内对不同浓度的葡萄糖溶液进行波长间隔10 nm 的连续扫描激发，得到不同浓度在不同激发波长下的光声峰峰值。利用差分和一阶导数谱方式得到葡萄糖特征吸收波长，对优选的多个特征波长利用最小二乘拟合算法建立了浓度和光声峰峰值数学校正模型，并对多个特征波长下建立的校正模型进行浓度反演对比，以预测均方根误差最小为标准，筛选出两个浓度预测结果相对较好的特征波长。

为了研究药剂配比对石墨/硝酸钾反应性光声特性的影响, 采用动态光声测试技术和差示扫描量热技术进行了研究, 在波长1.06μm、脉冲宽度为54μs的Nd∶YAG脉冲激光作用下, 同一配比的石墨/硝酸钾体系中, 激光能量越大光声信号越强; 不同配比药剂在同一激光能量下光声强度不同。石墨/硝酸钾质量比为25/75(3#样品)时, 光声信号最强; 为30/70(4#样品)时, 光声信号较弱。考察药剂达到光声信号峰值所用时间, 发现同一样品随着激光能量增大都呈现先增大后减小的趋势。结果表明, C/KNO3的配比不同, 化学反应不同, 热分析结果与光声实验结果可以相互印证。

利用脉冲Nd:YAG激光器对石墨进行重复性烧蚀。在一定的激光能量下,激光光声强度随重复次数增加而衰减。表明烧蚀坑对能量和质量从样品中流出有抑制作用。

应用脉冲宽度为400 μs的自由振荡Nd:YAG激光器对石墨进行烧蚀并且检测烧蚀的反应性声谱。烧蚀声谱存在典型的双峰结构并且该声谱与光声腔长度无明显关系。烧蚀程度越大,与烧蚀相关的烧蚀声峰衰减越强烈,烧蚀声峰的上升时间约为400 μs。当光斑直径为1.10 mm时,激光能量从320 mJ下降到150 mJ,烧蚀声峰下降时间从3 ms上升到8 ms,石墨的烧蚀光能约为65mJ。烧蚀声峰值与光能量成正比。EMS分析烧蚀斑表明石墨的气化导致了烧蚀声谱的双峰结构和在烧蚀孔的内表面上有与光束正交的波纹状表面。

本文使用共振多程池的光声探测法对CO_2和SF_6分子的无多普勒饱和吸收光谱进行了实验研究.测量CO_2的吸收凹陷约为2.5MHz,实验中观察到5个SF_6的吸收凹陷、凹陷深率约为1.9MHz.两种情况的分辨率均大于10~7.