基于QEPAS检测氨气痕量气体的研究

作     者：张佳薇 邸晓彤 范浩 李明宝 ZHANG Jia-wei;DI Xiao-tong;FAN Hao;LI Ming-bao

作者机构：东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040 东北林业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150040 

出 版 物：《电机与控制学报》 (Electric Machines and Control)

年 卷 期：2016年第20卷第8期

页      面：112-118页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(31470715) 中央高校基金(2572014EB03-02) 

主　　题：氨气 石英音叉 QEPAS 痕量气体 DFB激光器 谐波检测 

摘      要：痕量氨气(NH_3)检测在大气质量监测和人类疾病预防等方面具有重要意义,然而现有氨气检测方法难以满足当前需求。针对石英增强型光声光谱技术(quartz enhanced photoacoustic spectroscopy,QEPAS)具有灵敏度高、监测实时性好、环境噪声免疫性高等优点,该文在阐述检测原理的基础上,选用中心波长为1531.65 nm的分布反馈式激光器(distributed feedback laser,DFB)作为光源,室温下氨气标准气体作为被测对象,搭建了基于QEPAS的NH_3气体检测系统。该系统确定了谐振管的尺寸和位置,优化了激光滤波准直光路,并结合波长调制与谐波检测技术,实现了氨气浓度的检测。检测结果表明,QEPAS系统的二次谐波信号与NH_3浓度具有良好的线性关系。该系统的检测极限精确度为146 ppb,稳定响应时间约为40 s,4小时连续检测相对误差为2.34%。