【摘 要】
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基于石英音叉探测的石英增强光声光谱（QEPAS）技术具有结构简单、成本低、抗噪声能力强等优点，是气体传感领域研究的热点。在常见的QEPAS技术中，一般采用共振频率为32.768 kHz的商用石英音叉，但此音叉共振频率过高、能量积累时间短、叉指间距小导致QEPAS系统性能受限。本文利用有限元分析方法，仿真模拟石英音叉的应力和电荷分布，设计并加工了一种T字头石英音叉，经过实测，此T字头石英音叉的共振频
【基金项目】
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国家优秀青年科学基金（62022032）； 国家自然科学基金（62275065、61875047、61505041）； 光电信息获取与控制教育部重点实验室（安徽大学,OEIAM202202）； 中央高校基本科研业务费专项资金；
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基于石英音叉探测的石英增强光声光谱（QEPAS）技术具有结构简单、成本低、抗噪声能力强等优点，是气体传感领域研究的热点。在常见的QEPAS技术中，一般采用共振频率为32.768 kHz的商用石英音叉，但此音叉共振频率过高、能量积累时间短、叉指间距小导致QEPAS系统性能受限。本文利用有限元分析方法，仿真模拟石英音叉的应力和电荷分布，设计并加工了一种T字头石英音叉，经过实测，此T字头石英音叉的共振频率为8930.93Hz、Q值为11164、叉指间距为1.6 mm，与目前广泛应用的商用石英音叉相对比，T字头石英音叉的共振频率降低了73%，品质因数提高了22%。随后，通过测量水汽对其传感性能进行验证，发现相比商用石英音叉，基于T字头石英音叉的QEPAS系统信噪比提升了60.65%。最后，给出了石英音叉下一步优化的方向。
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