基于可调谐半导体中红外激光吸收光谱技术与长光程多次反射技术的有机结合, 利用乙炔 (C2H2) 气体位于中红外波段 3025.7 nm 附近的吸收谱线, 实现了 nmol/mol 级微量 C2H2 气体的快速实时检测。通过 DDS 芯片 AD9958 产生高频正弦波与三角波信号叠加, 经恒流电路实现对带间级联激光器的稳定驱动, 采用 HgCdTe 光电检测器接收中红外激光, 通过集成锁相放大器提取目标信号。基于 White 型多次反射与平面反射的组合设计了一款长光程吸收池, 测量光程达到 19.2 m, 进一步降低了 C2H2 检出限。在实验室对 0～1000 nmol/mol 微量 C2H2 进行了初步测试, 结果表明线性误差不超过 ±1% F.S., 检出限达到 0.29 nmol/mol, 表明该方法具有测量准确性高、测量不受背景气体交叉干扰和使用方便等优势。

提出一种新型椭球形共振光声池, 利用有限元分析软件建立其声学特征模型, 对光声池的共振频率、谐振腔内的声压分布进行仿真。根据乙炔 (C2H2) 气体在近红外区吸收谱线的分布, 选取 1532.83 nm 作为 C2H2 的测量谱线, 采用可调谐分布式反馈 (DFB) 半导体激光器作为光源。利用法布里-珀罗(F-P)光纤声波传感器对声压信号进行采集, 开展对椭球形光声池性能指标的测试。实验结果表明: 椭球形光声池信噪比为 34, 检测极限灵敏度达到 1.47×10-9, 品质因数为 45.5。由此得出, 该结构提高了系统的灵敏度, 使光声池的性能有了明显提升, 有助于提高光声光谱法痕量气体的检测灵敏度。

为了研究免校准波长调制光谱技术对激光光强变化及外界干扰的免疫能力, 采用基于免校准波长调制技术的多光程吸收光谱, 以乙炔为测量目标, 进行了理论分析和实验验证。结果表明, 不同激光功率下得到的波长调制二次谐波信号幅值发生明显变化, 但通过免校准的方法得到的信号变化较小, 且受气流影响、部分遮光、系统振动等外界干扰影响较小; 采用免校准方法实验得到的体积分数在5×10-6 ～9×10-5范围内的光谱信号拥有较好的线性度, 相关系数达0.9997; 采用Allan方差分析得到该实验系统的最小探测极限可达1.2×10-8。免校准波长调制光谱技术能较好地避免光强抖动、气流干扰、系统振动等干扰, 从而提高系统稳定性和探测灵敏度。

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,研制了一套近红外波段的乙炔(C₂H₂)气体检测系统,该装置采用波长调制-多光程吸收光谱技术,提高了系统的检测灵敏度;为了优化系统测量条件,在压强范围为5.3~12.0 kPa和调制幅度为0.010~0.035 V条件下,测量了体积分数为5×10 ^-5的C₂H₂标准气体的光谱信号,并测量了不同浓度的C₂H₂在总压强为10.7 kPa时的二次谐波信号;为了进一步验证系统的稳定性,采集60 s的光谱信号,通过Allan方差分析获得了系统的最佳探测时间和探测极限。结果表明:压强为10.7 kPa且调制幅度为0.030 V时的二次谐波信号强度最大;C₂H₂气体浓度与二次谐波幅值呈良好的线性关系,并且C₂H₂体积分数为1×10 ^-6~5×10 ^-5时的测量误差较小,小于±2%;该实验系统的最佳探测时间为7.2 s,探测极限为2.8×10 ^-11;该仪器采用基于嵌入式系统设计的激光器驱动和数字锁相放大器,具有结构简单、体积小、便于集成等特点,适用于工业现场和气体运输等方面。

石英增强光声光谱(QEPAS)是近年来发展起来的一种痕量气体探测技术, 具有系统体积小、 价格低廉、 探测灵敏度高等优点。 乙炔(C2H2)是一种化学性质活泼的有毒气体, 对它进行高灵敏度检测在变压器故障诊断、 环境监测等领域有着重要的意义, 基于此, 采用QEPAS技术对C2H2微量气体展开高灵敏度检测研究。 采用输出波长为1.53 μm的连续波分布反馈半导体激光器作为激发光源。 为了提高信噪比和简化数据处理过程, QEPAS传感器系统采用波长调制和2次谐波探测技术。 为了提高QEPAS系统信号幅值, 相比于常见的共振频率为32.768 kHz的石英音叉, 采用了共振频率较低的30.72 kHz石英音叉作为声波传导器, 同时还优化了石英音叉与激光束的空间位置、 激光波长调制深度, 并添加了声波微共振腔, 选择的微共振腔长度为4 mm、 内径为0.5 mm, 最终获得了2.7 ppm的优异检测极限, 归一化噪声等效吸收系数为1.3×10-8 cm-1·W·Hz-1/2。

基于连续可调谐的钛宝石激光光源, 建立了光腔衰荡光谱(CRDS)装置, 实验表明, 其不但具有10-4cm-1的光谱分辨率, 测量灵敏度也好于10-10·cm-1。 通过对C2H2气体在12 696.4 cm-1附近的吸收光谱测量, 验证了该装置的定量测量能力, 并通过对混有痕量C2H2气体的氮气样品的光谱测量, 表明该装置对C2H2气体的检测限为0.2 ppmv。

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器的波长调谐特性, 获得被选定的待测气体特征吸收线的吸收光谱, 从而对待测气体进行定性或定量分析。油中溶解气体分析是评估变压器绝缘状态和分析变压器绝缘故障的重要依据, 针对监测故障气体CO2和C2H2的需要, 将TDLAS技术与多次反射怀特池技术、谐波检测技术以及光开关的时分复用技术相结合, 设计了一套同时在线监测CO2和C2H2气体浓度的系统。该系统具有精度高、选择性强、响应速度快和本质防爆等优点, 适用于电力变压器故障气体的在线检测。

研究与运用N2O-C2H2火焰原子吸收光谱法进行高温镍基合金中含钼量的测定.介绍了钼最佳测定条件及呈良好线性范围的浓度.同时对样品消化处理条件及在测定中样品的干扰因素进行了综合考虑.其方法的相对标准偏差小于1.0%,回收率均在97.0%～100.0%范围内,适用于高温镍基合金中钼的分析.

报道了1.53μm波段光纤光栅外腔半导体激光器的乙炔吸收稳频.通过理论分析参数选择,设计了光纤光栅外腔半导体激光器和光纤光栅调谐与调制结构.利用锁定放大器闭环控制布拉格波长,将激光器输出波长锁定在乙炔气体1530.37 nm的吸收峰上,频率稳定度达10-8.