基于石英增强光声光谱的痕量气体实时检测研究

作     者：马欲飞 于光 张静波 罗浩 于欣 杨超博 杨振 孙锐 陈德应 MA Yu-fei;YU Guang;ZHANG Jing-bo;LUO Hao;YU Xin;YANG Chao-bo;YANG Zhen;SUN Rui;CHEN De-ying

作者机构：哈尔滨工业大学光电子技术研究所黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学动力工程及工程热物理博士后流动站黑龙江哈尔滨150001 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2015年第35卷第11期

页      面：3003-3006页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家重大科学仪器设备开发专项项目(2012YQ040164) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(HIT.NSRIF.2015044) 中国博士后科学基金项目(2014M560262)资助 

主　　题：QEPAS 波长调制 谐波探测 连续测量 

摘      要：石英增强光声光谱技术(QEPAS)出现时间较晚,是一种较为新颖的痕量气体探测手段,本文以大气中的水汽作为测量目标,开展对基于QEPAS技术的痕量气体探测系统的研究。理论上,首先对激光器波长调制及信号谐波探测的原理进行了分析,得到了可用于气体浓度信号反演及激光器波长锁定的实现方案,并讨论了可用于高灵敏度气体探测的吸收谱线的选择原则。实验中,以输出波长为1.39μm的连续波分布反馈单纵模二极管激光器作为激发光源,采用激光器波长调制和2次谐波探测技术,首先研究了激光波长调制深度对QEPAS系统产生的信号幅度的影响,接下来对声波探测系统中微共振腔强声波增强特性进行了研究。QEPAS系统经过优化后,获得了5.9ppm的探测极限,同时对不同浓度的水汽进行了测量,实验数据线性拟合后,得到R-Square为0.98,证明了此QEPAS系统具有良好的线性响应度。最后,运用基于3次谐波探测的激光器波长锁定技术,对大气中的水汽变化进行了长达12h的连续测量,实验结果表明,该系统性能稳定,具有良好的连续测量能力,可广泛应用于其他痕量气体的高灵敏度连续在线测量的研究上。