基于石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)的实时探测系统研究

利用石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)结合基于Lab-VIEW设计的数字频率锁定技术建立了一套气体实时探测系统,该方案使用3f信号作为误差反馈信号,将激光器锁定在待测气体吸收峰的中心位置,保证了长时间测量的准确度并且提高了探测效率.实验中采用中心波长位于1.396μm的DFB半导体激光器作为光源,选择常压下空气中的水汽作为研究对象,对系统性能进行了测试,并对影响影响系统探测灵敏度的主要因素进行了分析.实验结果表明,该系统可以将激光器稳定在±0.001 cm^(-1)范围内,对激光器长时间工作时的波长漂移起到了很好的抑制作用,系统的检测限约为1 ppm,该方案可以直接应用于工业气监测、痕量污染物实时测量等领域.

石英增强光声光谱技术发展现状

痕量气体检测技术在污染监测、工业生产、国防安全等领域均发挥了重要的作用。石英增强光声光谱技术(QEPAS)具有抗干扰能力强、体积小、灵敏度高(ppb量级)等特点,是痕量气体检测技术的研究热点之一,实现了对多种有毒气体的高灵敏度检测。该文叙述了QEPAS技术原理,回顾了5种不同结构QEPAS系统的发展情况及进展,并对该技术的研究前景进行了展望。

一种应用于石英音叉增强型光谱的前置放大电路

针对目前石英增强光声光谱系统存在音叉输出高阻抗和受噪声辐射影响较大的不利因素,本文设计了一种高输入阻抗、高信噪比的前置放大器。该方案使用高输入阻抗运算放大器,减小音叉两级的信号线长度,使用两路信号相减的方式降低噪音和串接的音叉来提高信号,进一步提高信噪比。并在该放大器的基础上,使用压电陶瓷直接激发音叉的方法精确测量了音叉的共振中心频率和Q值。经实验检验,该放大器模块性能稳定、信噪比高且成本低。