基于红外光声光谱的气体检测系统设计.pdf

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1、98传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第12期DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)12-0098-03基于红外光声光谱的气体检测系统设计钱旭，程明霄，王雪花，赵天琦(1．南京工业大学自动化与电气工程学院。江苏南京210009；2．南京灼徽检测技术有限公司。江苏南京210009)摘要：随着工业现代化的发展，环境变化日益复杂，而人民的环境健康意识也在不断提高。在这种情况下，传统的气体检测系统已不能满足要求，有待开发一种高灵敏度、高分辨率的新型实时气体检测系统。从气体分子红外光谱理论

2、出发，在对当前各种气体检测方法进行分析比较的基础上，设计了一种基于光声光谱技术的气体检测系统。实验证明：该系统可有效进行CO气体检测。关键词：气体检测；高灵敏度；高分辨率；光声光谱中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)12-0098-03DesignofgasdetectingsystembasedoninfraredphotoacousticspectrumQIANXu，CHENGMing．xiao，WANGXue,hua，ZHAOTian—qi(1．SchoolofAutomation&ElectricalEngineering，Na

3、njingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China；2．NanjingZhuohuiDetectionTechnologyCoLtd，Nanjing210009，China)Abstract：Inrecentyears，withdevelopmentofmodemindustry，increasingcomplexityofenvironmentalchange，andpeople’Sawarenessofenvironmentalhealthisimproving．Inthiscase，conventionalgasdetect

4、ingsystemcannotmeetrequirements，pendingthedevelopmentofahighsensitivity，highresolutionnewtypereahimegasdetectingsystem．FromgasmoleculesIRspectrumtheory，andonthebasisofcomparisonofcurrentvarietyofgasdetectionmethod，studyonagasdetectingsystembasedonphotoacousticspectrum(PAS)technology．Experi

5、mentverifiesthatthissystemcaneffectivelycarryoutCO2gasdetection．Keywords：gasdetection；highsensitivity；highresolution；photoacousticspectrum(PAS)0引言表现出来的那部分能量，即使在高反射弱吸收的情况下，吸气体探测技术在人类活动的各个方面都发挥着极为重收能也可被微音器检测。与其它气体检测方法相比较，要的作用J。大气中某些微量气体过量时，会导致温室效PAS技术的主要优点是：长期稳定性好，灵敏度高；不消耗应、酸雨、毒雾、臭氧层空洞等现象J，严

6、重影响人类赖以气样，如载气、标气；检测时间短，便于现场检测，适于多种生存的环境。近年来，随着人们环境健康意识的提高和环气体成分的检测，系统结构简单。境变化的复杂性，传统上使用的气体探测系统已不能满足大部分气体分子的特征谱线处于中红外波段(3—要求，有待开发性能更高的新型气体探测系统。按照工作2Om)J。目前，在使用宽谱带黑体辐射源和普通红外吸原理的不同，气体检测方法可分为非光学分析法与光学分收技术的红外气体检测中，傅里叶变换红外光谱仪被认为析法。本文设计了一种基于红外光声光谱(PAS)的气体是最好的仪器。但现代的傅里叶变换红外光谱(FTIR)气检测系统，实验结果表明：该系统

7、可有效进行CO气体的体分析仪器已发展到接近于理论性能的极限，很难再有显检测。著提高。而PAS技术则在进一步提高灵敏度等性能方面1PAS法检测气体的原理表现出了良好的潜力。PAS技术是一种理想的无背景噪声信号技术J，具有2红外PAS系统的设计较高灵敏度和良好选择性。与传统光谱分析方法不同，红外PAS系统主要包括光声系统和检测系统，其整体PAS技术是监测物体吸收光能后产生的热能中以声压形式结构如图1所示。光声系统主要由红外光源及其频率调制收稿日期：2014．o5_04第12期钱旭，等：基于红外光声光谱的气体检测系统设计