拍频-光致热弹光谱传感器用于甲烷气体快速检测OA
光致热弹光谱(LITES)技术得益于其高灵敏度和高选择性等优势在痕量气体检测领域得到了广泛的应用,该技术使用小体积低成本的石英音叉替代了价格高昂的光电探测器作为检测元件,通过检测激光与待测气体相互作用后光强的变化量来反演气体浓度信息。为了提高LITES传感系统的检测灵敏度,本文设计了一款有效光程长度为17 m的Herriot型多通池,并且提出了拍频(BF)调制解调方案来缩短传感系统的响应时间。研发的BF-LITES传感系统能够在800 ms的测量周期内完成整个信号的测量,与传统LITES系统20 s的测量周期相比,其信号测量周期缩短了25倍。实验搭建了BF-LITES传感系统,通过对调制频率、调制深度和扫描速率等参数的优化,最终测得对甲烷气体的检测灵敏度为256.74 ppb。经过Allan方差分析后可知,当平均时间增加至81 s时检测灵敏度可以提升至6.71 ppb。与传统LI⁃TES传感系统相比,设计的BF-LITES传感系统具有更高的检测灵敏度和更快的响应时间,在环境监测、工业过程控制和医疗诊断等领域有着较高的应用潜力。
尚智金;刘辰华;杨子珍;邱选兵;李传亮
太原科技大学应用科学学院,山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心,山西太原030024太原科技大学应用科学学院,山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心,山西太原030024太原科技大学应用科学学院,山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心,山西太原030024太原科技大学应用科学学院,山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心,山西太原030024太原科技大学应用科学学院,山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心,山西太原030024
数理科学
光致热弹光谱拍频调制解调技术Herriot型多通池石英音叉
《光学精密工程》 2026 (10)
P.1526-1534,9
国家自然科学基金(No.62505212No.62475182)中央引导地方科技发展资金项目(No.YDZJSX2025C026)山西省高等学校科技创新项目(No.2025L060)山西省回国科教创新资助项目(No.2025-044)山西省重点研发计划(No.202302150101006No.202402150301012)。
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