敏度为图根据数据库模拟和在置放大器为是反馈电阻的跨阻抗前置放大器。前置放大的信号通过锁相放大器，在，其中锁相放大器的时间常数设置为，探测带宽为。锁相解调信号通过程序由采集卡采集，并在计算机上显示和存储。研究表明，石英音叉光声光谱测量时，加湿状态下会促进弛豫速率，进而增强光声信号，。因此在实验中，进入测量样品池前经过了个加湿器，使进入样品池的样品湿度约为，实现进步增强探测灵敏度的目的。利用近年来快速发展的小型化石英音叉谐振增强光声光谱技术，采用相对简单的离轴结构方案，开展离轴石英音叉增强型光声光谱测量的研究光谱学与光谱分析，基金国家自然科学基金项目，资助。试述离轴石英音叉增强光声光谱技术在探测中的应用分析化学论文。图根据数据库模拟和在附近的吸收谱线装置所用实验装置如图所示。产生光声信号的激发光源采用输出波长为可调谐的光纤耦合分布反馈式极管激光器，激光器的波长粗调通过改变激光器的温度来实现，细调通过改变激光器的电流来实现。所用激光器在不同温度下，电流与激光波长响应关系如图所示，图中阴影部分是该波段内和的吸收谱线。实验中控制激光器温度为，通过扫描激光器电流实现波长试述离轴石英音叉增强光声光谱技术在探测中的应用分析化学论文信号图室内空气和室外大气中的信号图系统的方差评估结果结论利用输出波长为可调谐的光纤偶合分布反馈式级管激光器，基于小型化的技术开展了气体探测研究。通过波长调制次谐波检测技术优化调制振幅和样品加湿的方式，有效提高了对的检测灵敏度，采用方差分析了系统的稳定性，得到在的平均时间下，系统的探测灵敏度为。通过实验测量得到了气体的浓度和信号间的良好线性响应关系，线性相关系数为，并实现了大气中的测量。在激光功率，锁相积分时间为，探测带宽为的情况下，常压下的最小探测灵敏度为，相应的需要压力控制器泵等外围设备，增加系统的复杂性成本和体积，因此在常压下实验比较合适，有助于实际应用和后期的集成工作。图探测器在不同压力下的最佳信号性能分析和空气测量为了分析系统的最小探测灵敏度，在常压下分别测量了标准加湿后的信号和纯氮气加湿后的噪声信号，测量结果如图所示，标气的信号为，在中的噪声标准偏差为，由此得到信噪比为，可计算出系统最小探测浓度极限为。通过前面的测量结果可推测出，最佳压力下，最小可探测灵敏度可提高到。本系统中，浓度探测灵敏度主要受到了激光功率较低的限制，提高激光功。为了对气体传感器进行浓度定标，测量了不同浓度下的气体信号。信号浓度标定测量环境为个大气压。测量过程中，调制振幅和调制频率均设置为最佳值。传感器的浓度定标结果如图所示，由图可以看出，信号和探测气体的浓度具有很好的线性关系，与理论预期相符。线性拟合结果表明，在个大气压下，该气体光声信号与氧化碳浓度的线性相关系数为。图不同的振幅下的的信号强度关系图信号与的浓度关系压力对的影响研究理论上，压力增加，分子碰撞效率增加，光声信号随之增加年，刘锟等提出了离轴石英音叉增强型光声光谱技术，光源直接通过中间开有侧孔的声学共振管，石英音叉在声学共振管外通过侧孔探测光声信号，这种方法可有效降低对光束质量的要求，在采用光束质量差的光源时有定的优势，例如易红明等利用该项技术并采用宽带光源实现了对的高灵敏度探测，进而避免了光源与石英音叉接触，降低了振幅调制法的背景噪声，同时单管形式安装相对方便。图实验装置图不同温度下电流和激光波长的应和该波段的和的吸收谱线图石音音叉结构图有狭缝的声学谐振腔的吸收探测模块结果与讨论调制振幅优化系统采用波长调制增强光声光谱技术在探测中的应用分析化学论文。年，刘锟等提出了离轴石英音叉增强型光声光谱技术，光源直接通过中间开有侧孔的声学共振管，石英音叉在声学共振管外通过侧孔探测光声信号，这种方法可有效降低对光束质量的要求，在采用光束质量差的光源时有定的优势，例如易红明等利用该项技术并采用宽带光源实现了对的高灵敏度探测，进而避免了光源与石英音叉接触，降低了振幅调制法的背景噪声，同时单管形式安装相对方便。共轴耦合是技术传感器中最常用的耦合谐振方式之，但同轴结构的对光束质量要求较高，在使用光束质量差的光源或采用振幅调制方式时和室外大气的测量结果，测量信号进行了次平均，表明此系统测量大气是可行的。通过前面的信号浓度标定结果可知，实验室空气中的浓度为，室外的浓度为。据此推断，室内含量偏高的原因主要是室内人员呼吸排放所致。为了评估系统的稳定性，进行了常压下本底的长时间连续测量，并对测量得到的数据进行方差分析，结果如图所示。由分析结果可知，系统的稳定时间可达，此时探测极限可达到。图加湿的和加湿的纯的信号图室内空气和室外大气中的信号图系统的方差评估结果结论利用输出波长为可调谐的光纤偶合分布反馈式压力，由此可以获得最大的石英音叉光声信号。在相同浓度样品条件下，改变的测量压力。实验测量中使用了浓度为的标准气体，在每个压力下都对石英音叉的共振频率最佳调制振幅进行了测量，然后把激光的调制频率和调制振幅都设在最佳值。图是在每个压力相对应的最佳振幅和频率下测量得到的结果，可以看出在压力处，信号值最大。在常压下，从图可以得出，的在最佳振幅处的信号为。压力为时信号为，比常压下提高倍，但是在低压下需要压力控制器泵等外围设备，增加系统的复杂性成本和体积，因此在常压下实验比较合适，有助于实际应用和后期的集成能得到最大的探测灵敏度，必须对探测的调制振幅进行优化。图给出了在个大气压下，调制振幅和信号强度的关系，从图中可知，当调制振幅为时，的信号最大。因此，在后续测量中，将信号调制振幅设置为。信号与浓度关系的确定光声光谱不能像直接吸收测量样，从信号直接反演出所测量气体的浓度，通过气体光声理论可知，当待测气体浓度较低时，光声光谱的信号与浓度之间呈较好的线性关系，因此个光声光谱系统进行了浓度定标后就可以得到信号与探测气体浓度的关系。为了对气体传感器进行浓度定标，测量了不同浓度下的气体信号。信号浓度标定试述离轴石英音叉增强光声光谱技术在探测中的应用分析化学论文存在背景噪声较大的问题。实验部分的谱线的选择合适的吸收谱线选择应该满足点合适的波段最大的谱线强度最小的其他气体干扰被选择的谱线要满足激光器和探测器的波长范围以便达到最佳的检测性能。为了满足以上条件，在标准大气压，室温下，通过分子光谱数据库查阅在下的吸收光谱数据可知，在附近有较强的吸收。试述离轴石英音叉增强光声光谱技术在探测中的应用分析化学论文。共轴耦合是技术传感器中最常用的耦合谐振方式之，但同轴结构的对光束质量要求较高，在使用光束质量差的光源或采用振幅调制方式时存在背景噪声较大的问方案具有探测模块结构相对简单，安装方便以及声管选择方面比较灵活的优点。本实验研究结果可为发展小型化高灵敏度的传感器提供理论基础和参考，因其体积小巧的特点，在发展成为无人机载传感器开展大气环境探测研究有限空间的空气质量安全监测传感器等方面有定的优势。参考文献程刚，曹渊，刘锟，等光谱学与光谱分析，董磊，马维光，张雷，等光学学报，赵彦东，方勇华，李扬裕，等物理学报，解颖超，王瑞峰，曹渊，刘锟，高晓明基于的离轴石英音叉增强型光声光谱测量的研究光谱学与光谱分析，基金国家自然科学基金项目，资助。试述离轴石英音叉，谐振腔中间设有宽度为，采用离轴方案，石英音叉放置在狭缝外来探测声管内的光声信号，石英音叉开口端高出声管轴线位置。光声信号的探测采用波长调制次谐波检测技术，石英音叉共振频率为，用函数发生器频率为的正弦信号调制激光，来获得最大的石英音叉谐振增强光声信号。石英音叉产生的压电电流信号通过前置放大器进行信号放大并转换成电压信号，前置放大器为是反馈电阻的跨阻抗前置放大器。前置放大的信号通过锁相放大器，在，其中锁相放大器的时间常数设置为，探测带宽为。锁相解调信号通过级管激光器，基于小型化的技术开展了气体探测研究。通过波长调制次谐波检测技术优化调制振幅和样品加湿的方式，有效提高了对的检测灵敏度，采用方差分析了系统的稳定性，得到在的平均时间下，系统的探测灵敏度为。通过实验测量得到了气体的浓度和信号间的良好线性响应关系，线性相关系数为，并实现了大气中的测量。在激光功率，锁相积分时间为，探测带宽为的情况下，常压下的最小探测灵敏度为，相应的归化噪声等效吸收系数为。在低压时可得到最大的测量信号，此时的最小浓度探测灵敏度为。采用的作。图探测器在不同压力下的最佳信号性能分析和空气测量为了分析系统的最小探测灵敏度，在常压下分别测量了标准加湿后的信号和纯氮气加湿后的噪声信号，测量结果如图所示，标气的信号为，在中的噪声标准偏差为，由此得到信噪比为，可计算出系统最小探测浓度极限为。通过前面的测量结果可推测出，最佳压力下，最小可探测灵敏度可提高到。本系统中，浓度探测灵敏度主要受到了激光功率较低的限制，提高激光功率可有效提高最低浓度探测灵敏度，。图是此系统测量实验室空气中所获得的信号，图中分别给出了室内测量环境为个大气压。测量过程中，调制振幅和调制频率均设置为最佳值。传感器的浓度定标结果如图所示，由图可以看出，信号和探测气体的浓度具有很好的线性关系，与理论预期相符。线性拟合结果表明，在个大气压下，该气体光声信号与氧化碳浓度的线性相关系数为。图不同的振幅下的的信号强度关系图信号与的浓度关系压力对的影响研究理论上，压力增加，分子碰撞效率增加，光声信号随之增加。但是在石英音叉光声光谱中，石英音叉的品质因数随压力降低而增加，因此石英音叉增强光声光谱中，存在个最佳的测量程