基于光声光谱的多组分环境气体分析仪查看源代码讨论查看历史

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基于光声光谱的多组分环境气体分析仪相关专利针对高端环境气体测量问题，提出多组分、高灵敏、高可靠的光声光谱环境气体分析技术方案。基于光干涉式微弱光执位移检出技术、低功耗高可靠的微弱信号数字锁相与滤波技术、精确定量光谱解析技术等，将光声光谱气体检测技术与量子级联激光器、半导体激光器多光源耦合技术相融合，实现无机气体和挥发性有机气体的 ppb 级浓度的测量，可应用于空气质量、公共安全、国防军事等领域的气体检测中。

二、技术要点

（解决的技术难题、技术指标等）

基于相关专利的多组分环境气体分析仪，主要技术优势和性能指标如下：

主要技术优势

(1)采用光声光谱法同时测量多组分痕量气体浓度，研制出多组分痕量气体检测仪；

(2)采用硅MEMS光干涉式光声信号检测技术，灵敏度高于基于微音器检测或石英音叉增强的光声气体检测方法；

(3)采用相变传热耦合自适应风扇温控技术，使检测仪适应于不同环境需求，保证产品可靠性和稳定性。

主要性能指标

(1)气体种类：在红外区有吸收现象的气体（种类可根据具体应用环境需求确定，最多可达20种）

(2)探测下限：取决于待测气体种类，典型值为ppb级；

(3)动态范围：105数量级；

(4)响应时间：5s至几分钟可设置；

(5)温度稳定性：(0～45)℃内，无影响；

(6)压力稳定性：(930～200)kPa内，无影响；

(7)重量：≤25kg。

三、成果形式

（专利、著作权、新产品、新技术等）

4项专利包括：

(1)ZL201410177845.8一种用于光声多组分气体检测的空间光束耦合装置

本发明公开了一种用于光声多组分气体检测的空间光束耦合装置，包括复合光源、窗片、气体池、声敏元件组成；本发明通过对复合光源内的输出光束进行调制去激励气体池内的气体，使气体池内的气体受激后无辐射跃迁产生光热信号，通过声敏元件测量光热信号，对声敏元件的信号进行分析处理，即可换算出被测气体的浓度。本耦合装置具有小体积、快速响应、低背景噪声、多组分同时检测等优点，适用于环境气体的光声光谱监测系统，也可用于光谱分析、分析仪器等领域相关设备的多光源耦合与检测。

(2)ZL201410602167.5一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路

本发明涉及一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路，适用于环境气体的光声光谱监测中量子级联激光器的驱动，也可用于红外对抗、毒品和爆炸物监测、太赫兹成像等领域应用量子级联激光器或其它脉冲式激光器的场合，属于电子设备的技术领域。

(3)ZL201110362043.0石英音叉增强型光声谱气体池

本发明公开了一种石英音叉增强型光声谱气体池，包括第一c-lens准直透镜(4)、第二c-lens准直透镜(1)、第一谐振管(3)、第二谐振管(2)、石英音叉(7)、双V型槽固定座(8)和基座(9)，从第二c-lens准直透镜(1)发出的光路穿过第二谐振管(2)、石英音叉(7)叉指间隙和第一谐振管(3)后到达第一c-lens准直透镜(4)。本发明的气体池中采用c-lens准直透镜，使光束能全部通过谐振管和石英音叉，避免了光束入射时的损耗，提高了气体池的灵敏度。同时，采用c-lens准直透镜使光源与气体池之间不需要准直聚焦，减小了光声光谱气体检测装置的体积。

(4)ZL201430143165.5环境空气检测仪

四、应用领域及应用场景

气体检测

五、当前应用成效

已完成多个项目工程样机及产品的研制，气体检测仪、高灵敏环境空气监测仪、便携式红外光声光谱气体检测仪等多个项目工程样机及产品的研制。

六、应用推广的领域和场景

可应用于工业、农业、交通、环保、航空航天等领域的气体检测。

七、应用推广的价值和前景

（产业带动能力、效率提升能力、市场规模等）

有望提升气体检测效率，应用范围广。

八、技术优化的方向和途径

本发明在12V直流电源和等效电阻2.73Ω的激光器下可输出幅值超过1.7安培的电流，且其上升/下降时间不超过20纳秒，脉冲宽度可随意调节，最小脉宽低至20纳秒，最大重复频率超过1MHz，比已有的激光器脉冲驱动电路的边沿时间短，脉冲参数的调节范围更宽、更灵活。