本发明属于光声光谱和痕量气体检测，涉及一种可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器。
背景技术：
1、痕量气体检测在大气环境监测、疾病预防、航空航天、矿井安全等领域起着重要应用。基于激光技术的光声光谱因其灵敏度高、气体选择性强、响应速度快等优点被广泛应用于痕量气体的测量。近来，非共振光声池由于其小体积，可实现对痕量气体的远距离遥测，使得非共振光声池携带起来不仅很方便，而且可以实时快速监测痕量气体浓度变化情况。但是非共振光声池的噪声较大，因此气体检测极限较差。而对于传统的共振式光声池，由于缓冲室的存在因此其噪声很低，气体检测极限很好。但是传统的共振光声池要与声波传感器和激励光源相匹配，因此导致整个光声光谱系统的体积较大，对于空间受限的地方很难达到高灵敏度远距离原位检测。尤其对于传统的h型光声池，比如文献x.mao,p.zheng,x.wang,s.yuan,breath methane detection based on all-optical photoacousticspectrometer,sens.actuators b 239(2017)1257-1260，其最大的光声信号在谐振腔中心，如果需要得到较高的灵敏度，必须在谐振器的中心开一个小孔使得光声信号可以传递到声波传感器的位置，并将声波传感器放置于h型光声池的谐振腔中心。事实上，在谐振腔中心开一个小孔，会带来一定的光声信号的损失。另外，传统的h型光声池的激励光纤和探测光纤无法放置于同一侧位置，这就使得传统的h型光声池不仅会提高了光纤损坏的概率，而且很难实现对痕量气体的远距离原位检测。
2、综上所述设计一种体积小、灵敏高、又能对痕量气体进行高灵敏度可远距离实时原位监测的光声光谱气体传感器具有重要的应用价值。
技术实现思路
1、本发明为了解决上述问题，提出了一种可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器，该气体传感器整体的体积小，并且能对痕量气体进行高灵敏度可远距离实时原位监测，为共振远距离遥测式光声传感器提供了新的思路，在光声光谱领域应用前景巨大。
2、本发明的技术方案：
3、一种可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器，其主体结构包括左侧金属壳体和右侧金属壳体，二者之间设置基于悬臂梁式光纤声波传感器；
4、左侧金属壳体内部从左到右依次设置有缓冲室和左谐振腔；
5、右侧金属壳体内部从左到右依次设置有缓冲室和右谐振腔；
6、基于悬臂梁式光纤声波传感器位于左谐振腔末端，并且开有一个小孔既能传输激励光，又能保证两个谐振腔内的气体相通；
7、光纤准直器从左侧金属壳体伸入至缓冲室，其发出的激发光束通过基于悬臂梁式光纤声波传感器上的小孔进入右谐振腔；缓冲室左侧金属壳体内的缓冲室上开有气孔，用于气体交换；待测气体通过气孔扩散进入整个腔体中，激发光通过光纤准直器和小孔射入缓冲室、左谐振腔和右谐振腔，与待测气体发生光声效应，进而引起基于悬臂梁式光纤声波传感器的振动，获得位于腔体内部的单模光纤将悬臂梁的振动变化量，进而推算出待测气体的浓度。
8、左侧金属壳体与右侧金属壳体通过螺纹进行连接；
9、基于悬臂梁式光纤声波传感器位于左谐振腔和右谐振腔之间，这改变了两个谐振腔的边界条件，进而使右谐振腔末端声压最大，左谐振腔末端声压小于右侧谐振腔末端声压。
10、缓冲室半径和长度分别为2.5mm和5mm。
11、所述的左谐振腔和右谐振腔的半径和长度均为0.85mm，11mm。因此，所设计的光声传感器的体积和共振频率分别为246立方毫米，15400hz。
12、悬臂梁的长度、宽度、厚度为0.6mm、0.3mm、4μm，基于此尺寸下的共振频率为15390hz，可以与所设计的光声传感器的共振频率相匹配达到双共振的效果。
13、悬臂梁式光纤声波传感器内部腔体为整个光声池，这将会极大的提高悬臂梁声波传感的灵敏度。
14、单模光纤的直径是0.125微米，该尺寸不会减弱共振光声池中形成的光声信号大小，另外，所使用的单模光纤的长度均为3千米。
15、单模光纤的末端和悬臂梁之间的距离控制在0.5mm左右。
16、左谐振腔和右谐振腔通过螺纹进行连接，因此该光声池可拆卸。
17、本发明的有益效果：本发明提供了一种可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器。由于激励光纤和探测光纤位于光声池一侧，因此该方案解决了传统的h型光声池无法实现远距离原位测量痕量气体的难题。悬臂梁式光纤声波传感器内部腔体为整个光声池，这将会极大的提高悬臂梁声波传感的灵敏度，进而提升气体探测的检测灵敏度。该方案将光声池和悬臂梁式光纤声波传感器的共振频率均设计在高频并且相匹配，可以极大地提高系统的信噪比。该可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器稳定性好，结构简单，灵敏度低、信噪比好、检测极限低、可拆卸安装。本发明为共振式远距离遥测式光声传感器提供了新的思路，在光声光谱领域应用前景巨大。
1.一种可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器，其特征在于，该可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器的主体结构包括左侧金属壳体和右侧金属壳体，二者之间设置基于悬臂梁式光纤声波传感器；
2.根据权利要求1所述的可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器，其特征在于，左侧金属壳体与右侧金属壳体通过螺纹进行连接。
3.根据权利要求1所述的可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器，其特征在于，缓冲室半径和长度分别为2.5mm和5mm。
4.根据权利要求1所述的可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器，其特征在于，左谐振腔和右谐振腔的半径和长度均为0.85mm、11mm。
5.根据权利要求1所述的可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器，其特征在于，悬臂梁的长度、宽度、厚度为0.6mm、0.3mm、4μm。
6.根据权利要求1所述的可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器，其特征在于，单模光纤的直径是0.125微米。
7.根据权利要求1所述的可遥测的双谐振腔耦合式光声气体传感器，其特征在于，
