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亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化

赵彦东 方勇华 李扬裕 李大成

赵彦东, 方勇华, 李扬裕, 李大成. 亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(6): 620005-0620005(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0620005
引用本文: 赵彦东, 方勇华, 李扬裕, 李大成. 亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(6): 620005-0620005(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0620005
Zhao Yandong, Fang Yonghua, Li Yangyu, Li Dacheng. Design and optimization of Helmholtz-based photoacoustic spectroscopic sensor for multi-gas detection[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(6): 620005-0620005(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0620005
Citation: Zhao Yandong, Fang Yonghua, Li Yangyu, Li Dacheng. Design and optimization of Helmholtz-based photoacoustic spectroscopic sensor for multi-gas detection[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(6): 620005-0620005(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0620005

亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化

doi: 10.3788/IRLA201746.0620005
基金项目: 

安徽省自然科学基金(1608085QD80)

详细信息
    作者简介:

    赵彦东(1990-),男,博士生,主要从事光声光谱检测技术方面的研究。Email:ydz2007274067@126.com;方勇华(1966-),男,研究员,博士生导师,主要从事遥感与光谱图像分析和红外遥感,大气辐射校正等方面的研究。Email:yhfang@aiofm.ac.cn

    赵彦东(1990-),男,博士生,主要从事光声光谱检测技术方面的研究。Email:ydz2007274067@126.com;方勇华(1966-),男,研究员,博士生导师,主要从事遥感与光谱图像分析和红外遥感,大气辐射校正等方面的研究。Email:yhfang@aiofm.ac.cn

  • 中图分类号: O433.1

Design and optimization of Helmholtz-based photoacoustic spectroscopic sensor for multi-gas detection

  • 摘要: 光声光谱技术作为一种先进的光学检测技术,已成功应用于各种痕量气体检测场合。实现多气体的光声光谱检测,同时保证高的检测灵敏度是检测器设计的核心目标。针对测量需求设计,优化了一种基于亥姆霍兹共振的光声光谱多气体检测器,使用有限元分析方法对检测器进行了设计和仿真分析,对光声池的结构参数以及温度和压力特性进行了优化和分析。仿真结果表明:对光声池结构参数进行优化和对温度压力进行控制可以提高检测器检测灵敏度;采用光源IR-19时,激发腔38 mm9 mm,连接管5.9 mm10.2 mm和探测腔30 mm5.8 mm为光声光谱检测器的最优化参数。经实验验证,检测器对CO气体的检测精度达到5.08 ppm(1 ppm=10-6)。研究结果为痕量多气体的光声光谱检测提供了设计参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-10
  • 修回日期:  2016-11-20
  • 刊出日期:  2017-06-25

亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化

doi: 10.3788/IRLA201746.0620005
    作者简介:

    赵彦东(1990-),男,博士生,主要从事光声光谱检测技术方面的研究。Email:ydz2007274067@126.com;方勇华(1966-),男,研究员,博士生导师,主要从事遥感与光谱图像分析和红外遥感,大气辐射校正等方面的研究。Email:yhfang@aiofm.ac.cn

    赵彦东(1990-),男,博士生,主要从事光声光谱检测技术方面的研究。Email:ydz2007274067@126.com;方勇华(1966-),男,研究员,博士生导师,主要从事遥感与光谱图像分析和红外遥感,大气辐射校正等方面的研究。Email:yhfang@aiofm.ac.cn

基金项目:

安徽省自然科学基金(1608085QD80)

  • 中图分类号: O433.1

摘要: 光声光谱技术作为一种先进的光学检测技术,已成功应用于各种痕量气体检测场合。实现多气体的光声光谱检测,同时保证高的检测灵敏度是检测器设计的核心目标。针对测量需求设计,优化了一种基于亥姆霍兹共振的光声光谱多气体检测器,使用有限元分析方法对检测器进行了设计和仿真分析,对光声池的结构参数以及温度和压力特性进行了优化和分析。仿真结果表明:对光声池结构参数进行优化和对温度压力进行控制可以提高检测器检测灵敏度;采用光源IR-19时,激发腔38 mm9 mm,连接管5.9 mm10.2 mm和探测腔30 mm5.8 mm为光声光谱检测器的最优化参数。经实验验证,检测器对CO气体的检测精度达到5.08 ppm(1 ppm=10-6)。研究结果为痕量多气体的光声光谱检测提供了设计参考。

English Abstract

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