1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
2 天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室,天津 300387
氨气是主要恶臭物质之一,为了实现工业环境污染源中氨气排放的连续监测,研制了中红外激光气体传感器,与传统近红外氨气传感器受干扰气 体影响较大不同的是,该传感器采用中红外分布反馈结构的带间级联激光器(distributed feedback inter-band cascade laser, DFB-ICL)为光源, 工作波长在3 μm附近,避免了水和CO2干扰气体的影响,同时以空芯光波导(芯径1 mm、长度5 m)做气体池,采用自制多通道数字锁相放大器, 同时解调1f和2f谐波信号,实现免校准测量,获得了传感器的梯度实验结果,线性度高达0.99917,不确定度高达0.9%。Allan方差评价结果显示其 稳定性非常出色,在最佳积分时间167 s时,本传感器的检测限低至9.7 ppb。
分布反馈级间级联激光器 空心光波导 氨气检测 可调谐激光吸收光谱 波长调制光谱 distributed feedback inter-band cascade laser hollow silica waveguide ammonia detection tunable laser absorption spectroscopy wavelength modulation spectroscopy 大气与环境光学学报
2017, 12(6): 411
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
空心光波导（hollow waveguide, HWG）可以同时传输红外激光和目标气体, 是激光气体传感器中的新型气体池, 具有体积小、 响应速度快的特点。 基于可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术, 以空心光波导为气体池, 研制了氨气激光传感器。 采用波长调制光谱(wavelength modulation spectroscopy, WMS)技术, 同时解调气体吸收的一次谐波（1f）和二次谐波（2f）信号, 通过1f归一化2f信号实现免校准（calibration-free）测量。 利用标准气体进行验证实验, 结果表明, 传感器的响应线性度R2为0.999 8, 响应时间24 s。 Allan方差结果表明积分时间18 s时检测限为26 ppbv。 该传感器可以用于空气中痕量氨气的快速、 高灵敏检测。
激光气体传感器 空心光波导 调谐激光吸收光谱（TDLAS） 氨气（NH3） 波长调制光谱 免校准 Laser gas sensor Hollow waveguide Tunable diode laser absorption spectroscopy（TDLAS Ammonia Wavelength modulation spectroscopy（WMS） Calibration free 光谱学与光谱分析
2016, 36(8): 2669
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China
3 Tianjin Nankai Hospital, Tianjin 300100, China
A CO2 sensor for capnography, based on a hollow waveguide (HWG) and tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS), is presented; the sensor uses direct absorption spectroscopy and requires neither frequent calibration nor optical filters, giving it a significant advantage over existing techniques. Because of the HWG, the CO2 measurement achieved a concentration resolution of 60 ppm at a measurement rate of 25 Hz, as characterized by Allan variance. The length of the HWG was selected to efficiently suppress the optical fringes. This setup is perfectly suited for the detection of CO2 by capnography, and shows promise for the potential detection of other breath gases.
120.3890 Medical optics instrumentation 300.6260 Spectroscopy, diode lasers 280.1415 Biological sensing and sensors Chinese Optics Letters
2015, 13(11): 111201
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
含硫化合物是主要恶臭物质之一,为了实现污染源中含硫化合物排放的连续监测,研制了中红外激光气体传 感器。该传感器采用中红外分布反馈结构的带间级联激光器(DFB-ICL)为光源,工作波长在3.3 μm附近,以空 芯光波导(芯径1000 μm、长度5 m)做气体池,采用自制多通道数字锁相放大器,同时解调1f和2f 谐波信号,通过1f归一化实现免校准测量。使用不同波长激光器可以检测甲硫醇、甲硫醚、二甲基硫醚、硫化氢等硫系恶臭气体。
激光气体传感器 带间级联激光器 空芯光波导 恶臭物质 含硫有机物 甲硫醇 甲硫醚 二甲基硫醚 laser based gas sensors interband cascade laser hollow silica waveguide odorous compounds sulfocompounds methyl mercaptan dimethyl sulfide dimethyl disulfide 大气与环境光学学报
2015, 10(2): 165
