基于光纤声波传感的超高灵敏度光声光谱微量气体检测

陈珂; 袁帅; 宫振峰; 于清旭

doi:doi:10.3788/AOS201838.0328015

光学学报, 2018, 38 (3): 0328015, 网络出版: 2018-03-20

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Ultra-High Sensitive Photoacoustic Spectrometer for Trace Gas Detection Based on Fiber-Optic Acoustic Sensors

陈珂 ¹袁帅 ²宫振峰 ¹于清旭 ^1,*

作者单位

¹ 大连理工大学光电工程与仪器科学学院, 辽宁大连 116024

² 中国电力科学研究院高电压研究所, 北京 100192

图 & 表

图 1. (a)品质因数和(b)池常数与声共振管几何尺寸的关系

Fig. 1. Relationship of (a) quality factor and (b) cell constant with size of resonant cell

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图 2. (a)光纤F-P传声器探头与(b)悬臂梁的结构示意图

Fig. 2. Structural diagrams of (a) fiber-optic F-P microphone probe and (b) cantilever

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图 3. 光纤F-P传声器的频率响应

Fig. 3. Frequecy response of fiber-optic F-P microphone

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图 4. 乙炔和水气的近红外吸收谱线

Fig. 4. Near-infrared absorption lines of acetylene and moisture

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图 5. 激光光声光谱系统结构示意图

Fig. 5. Structural diagram of laser photoacoustic spectroscopic system

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图 6. 共振式光声池的频率响应

Fig. 6. Frequency response of resonant photoacoustic cell

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图 7. 不同乙炔气体体积分数下的(a)二次谐波信号和(b)光声测量值

Fig. 7. (a) Second harmonic signals and (b) photoacoustic responses under different volume fractions of acetylene

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图 8. 光声池充高纯度氮气时的本底噪声测试

Fig. 8. Background noise measurement with photoacoustic cell filled with pure nitrogen

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陈珂, 袁帅, 宫振峰, 于清旭. 基于光纤声波传感的超高灵敏度光声光谱微量气体检测[J]. 光学学报, 2018, 38(3): 0328015. Chen Ke, Yuan Shuai, Gong Zhenfeng, Yu Qingxu. Ultra-High Sensitive Photoacoustic Spectrometer for Trace Gas Detection Based on Fiber-Optic Acoustic Sensors[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(3): 0328015.

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图 1. (a)品质因数和(b)池常数与声共振管几何尺寸的关系

Fig. 1. Relationship of (a) quality factor and (b) cell constant with size of resonant cell

图 2. (a)光纤F-P传声器探头与(b)悬臂梁的结构示意图

Fig. 2. Structural diagrams of (a) fiber-optic F-P microphone probe and (b) cantilever

图 3. 光纤F-P传声器的频率响应

Fig. 3. Frequecy response of fiber-optic F-P microphone

图 4. 乙炔和水气的近红外吸收谱线

Fig. 4. Near-infrared absorption lines of acetylene and moisture

图 5. 激光光声光谱系统结构示意图

Fig. 5. Structural diagram of laser photoacoustic spectroscopic system

图 6. 共振式光声池的频率响应

Fig. 6. Frequency response of resonant photoacoustic cell

图 7. 不同乙炔气体体积分数下的(a)二次谐波信号和(b)光声测量值

Fig. 7. (a) Second harmonic signals and (b) photoacoustic responses under different volume fractions of acetylene

图 8. 光声池充高纯度氮气时的本底噪声测试

Fig. 8. Background noise measurement with photoacoustic cell filled with pure nitrogen

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图 3. 光纤F-P传声器的频率响应

Fig. 3. Frequecy response of fiber-optic F-P microphone

图 4. 乙炔和水气的近红外吸收谱线

Fig. 4. Near-infrared absorption lines of acetylene and moisture

图 5. 激光光声光谱系统结构示意图

Fig. 5. Structural diagram of laser photoacoustic spectroscopic system

图 6. 共振式光声池的频率响应

Fig. 6. Frequency response of resonant photoacoustic cell

图 7. 不同乙炔气体体积分数下的(a)二次谐波信号和(b)光声测量值

Fig. 7. (a) Second harmonic signals and (b) photoacoustic responses under different volume fractions of acetylene

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