气体浓度检测光学技术的研究现状和发展趋势

介绍了气体浓度不同的检测方法

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介绍了气体浓度不同的检测方法

污染物以分子和颗粒物两种形式存在于大气中。在大气痕量气体浓度检测技术中，按工作原理主要分为非光学分析法和光学分析法。２．１非光学分析法２．１．１超声波技术

超声原理测量气体浓度是近１０年来随着电子技术和测量技术的发展而出现的一种新技术，同时具有测量范围宽、精度高、无节流、适应性强等特点。超声波技术是利用超声波在某种气体中的传播速度与当前气体温度和气体性质的关系，通过测量超声波在气体中的传播速度以及气体温度，进而推算出气体的大概浓度。

超声波技术测量气体浓度克服了传统气体检测方法的缺点。在大流量、大管径的气体浓度检测方面，完全可以适应未来工业生产中的高精度测量。目前，影响该技术测量精度的因素主要是工作环境的差异，极易受到周围压力、温度、湿度等因素的影响。在进行测量时，必须采用补偿措施，尽量减小误差，以此来保证测量精度。２．１．２气敏法

在进行检测时，通过将被测气体浓度转换为与其成＿定关系的电量输出。根据被测气体的种类，其分析方法也不同。气敏技术主要应用于气敏传感器检测气体的浓度。气敏元件性能与敏感功能材料的种类、结构以及制作Ｔ艺密切相关。其中采用金属氧化敏感材料制作的半导体气敏元件具有灵敏度高、结构简单、坚固耐用等优点。

但是采用气敏法检测气体浓度也存在不足。由于在气体检测仪中一般将气敏元件与标准元件组成测量电桥电路，所以电桥电路的非线性以及电桥供电电压的大小会对测量精度产生很大的影响。除此之外，在检测时还需要考虑现场温度、空气扰动等因素，为此必须采取补偿电路等措施。该方法适合对测量精度要求不高的场所。

２．１．３热催化法

热催化法ｍ是利用气体在催化元件上的氧化生热（也称无烟燃烧），使催化元件的阻值发生变化，由催化元件和电阻组成的惠更斯电桥失去平衡，输出与气体浓度成正比的电信号，通过测量电信号的大小，达到气体浓度检测的目的。

采用热催化法对气体进行浓度检测具有成本低、结构简单，受背景气体和周围环境温度的影响小，输出的电信号大，以及电信号处理和显示方便、易实现

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自动检测等优点。但其探测元件寿命短，不能检测高

浓度甲烷、硫化氢等有害气体，而且检测参数单一，难以适应多种气体成分和多种环境参数的要求。２：１．４气相色谱法

色谱分析法又称层次分析法ｌ剖，是一种分离测定

多组分混合物的气体检测方法。该方法基于不同物质在相对运动的两相中具有不同的分配系数，当这些物质随流动相移动时，就在两相之间进行反复多次分配，使原来分配系数只有微小差异的各组分得到很好分离，依次送入检测器测定，进而达到分离分析各组气体成分的目的。

气相色谱法主要是用于工厂生产现场的检测、设

备检修过程中洞里作业的安全检测。该方法检测灵敏度高、可靠性重现性好。但是在气体检测中必须合理地选择色谱柱以及载气流速等参数，经过多次重复实验，才能达到比较理想的测量精度。２．１．５光干涉法

光干涉法是利用光的折射率与被测气体的含量有关来检测气体浓度的【９】。当被测气体的气室与空气室同时充入空气时，如果两束光所经过的光程相同，则干涉条纹不产生移动。如果改变气室中被测气体的成分、温度或压力，折射率会发生改变，光程也随之改变，干涉条纹从而发生移动。而当两气室温度和压力相等时，干涉条纹的移动量与气体浓度成正比，只要测得移动量，便可测得气体温度。在采用光干涉法对气体温度进行测量时，必须考虑到周围测量环境的影响，如温度、湿度、压力等。２．１．６被动检气管法

在检气管内的惰性载体上涂渍对被测气体有特

效的显色剂，气体通过检气管端口扩散进入管内，在经过惰性载体时，与惰性载体上的显色剂发生反应，从而产生颜色的变化。检气管显色长度的平方与被测

气体浓度及采样时间的乘积存在一定的线性关系，从

而求出环境中气体的时间加权浓度。

被动检气管法【ｌｏ】与传统的方法相比较，检气管结构简单、分析快速、操作方便，并且不受被测环境的空间大小、有无电源的影响；携带非常方便，利于外出测定和大面积布点测定；使用后的载体以及主要显色剂可以进行回收循环利用，不产生环境污染。一般情况下，被测气体的温度、风速、湿度等外部因素对测定无明显影响。在光学分析中，主要基于光谱学利用光和大气污

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２．２光学分析法

介绍了气体浓度不同的检测方法

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介绍了气体浓度不同的检测方法

高度上被测气体分子和参考气体分子拉曼后向散射光的回波信号，两者相比较，得到待测气体的相对浓度。

洪光烈等【舄】研究和设计了探测大气ＣＯ。浓度的拉曼激光雷达，发射机采用Ｎｄ：ＹＡＧ激光的三倍频

３５４．７

ｍ作为工作波长，发射的单脉冲能量为３５０

ｎ订，重复频率２０Ｈｚ；接收机采用了光电倍增管（量子

效率２５％）、光子计数器（速率２００皿ｚ），如图５所示。

探测ｃ０２的拉曼散射３７１．６６眦信号，近地面２．５

ｋｍ

以内信噪比不小于８，并且通过组合滤光片抑制强的

３５４．７

ｍ米一瑞利后向散射和氧气３７５．４ｍ拉曼后

向散射对信号的严重干扰。通过实际测试系统，探测高度在２５００ｍ以下，误差在１０％一２０％以内。

圈５典型的拉曼散射激光雷达系统

２．２．５激光诱导荧光光谱技术

物质的原子和分子被激光诱导处于激发态后可以发射光子（荧光），其中系统原理如图６所示。通过在一定方向测量这些荧光光子研究原子分子激发态，即激光诱导荧光光谱方法。由于物质分子结构的不同，所能吸收的紫外光波长也将不同，在返回基态时，发射的光子波长也不同。利用这种性质可以对物质进行定性分析，产生的荧光强度与浓度成线性关系，可以进行定量分析。荧光分析法测量气体浓度具有灵敏度高、测量速度快、非接触在线测量等优点，在环境气体检测领域具有一定优越性。

吉林大学裴松皓等【明采用激光诱导荧光方法检

测二氧化硫的浓度。光源采用脉冲可调谐激光器，激

光脉宽为６鹏。重复频率为１０毗。激光束通过光阑

和四棱镜后，经焦距为１６ｃｍ的石英透镜会聚在样品池。样品产生的荧光被垂直光束方向的窗口收集，然

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圈６典型的激光诱导荧光检测系统

后荧光会聚在单色仪的入射狭缝上，经过光电倍增管

将光信号转换成电信号，由积分器进行采集将信号送

入计算机进行处理，进而得到气体浓度。通过实验分析了误差的来源，如探测光强时的响应曲线易产生非线性误差；二氧化硫分子、乳胶颗粒和样品池壁会造成光的散射容易产生误差；样品本身由于长时间被激光照射，将产生光化学反应，产生样品误差。对提高信噪比采取了必要的措施，例如通过选择合适的狭缝宽度，并在入射狭缝前加滤光片以减少散射带来的噪声，从而提高系统的检测灵敏度。

目前，利用激光诱导荧光技术对气体成分进行监

测的研究尚处于起步阶段，系统的灵敏度、线性度和信噪比有待进一步改善。２．２．６激光光声光谱技术

光声光谱（ＰＡｓ）技术基于光声效应，声学波产生

自气体对光辐射的吸收，系统的主要结构如图７所

示。通过激光二极管发射脉冲激光束在气室中产生光

声波，经高灵敏度的声检测器检测声波的幅值，利用

声波幅值与气体浓度的对应关系求出气体的浓度。

光声光谱技术【鹄－晓】是一种理想的无背景噪声信号技术，具有探测灵敏度高、动态范围大，以及光声光谱探测器的响应率几乎同波长无关等优点。近年来，随着激光技术的发展，激光光声光谱技术也逐渐成熟起来。半导体激光器和高灵敏度的声波检测器的实用化，使光声光谱技术得到重视。与传统的光谱监测方法不同，光声技术是监测物体吸收光能后产生的热能

圈７典型的ＰＡｓ系统

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介绍了气体浓度不同的检测方法

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介绍了气体浓度不同的检测方法

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试任务需求来定义和设计仪器的测试性能，实现计算机与检测仪器真正的一体化。所有的测量任务可以在收稿日期：２０吣一０２—２９；收到修改稿日期：２００８一０４—２ｌ一台计算机上同时完成多种物理量的测试，节约硬件基金项目：河北省教育厅科学研究计划项目（２００６４４６）。

作者简介：郑龙江（１９６６一），男。博士，教授，主要从事光学传感器、开支，通用性得到进一步增强，从而为气体监测的发光电检测技术等方面的研究。

展提供了新的思路。

Ｅ一肌ｌｉｌ：出朗到咖．ｅｄｌｌ．饥

ｌ江福椿，朱昌平，赵帅．超声技术在气体浓度检测中的应用【Ｊ１．河海大学常州分校学报，２００５，１９（２）：１～４

２江福椿，朱昌平，林善明等．气体浓度检测技术的现状和应用【Ｊ】．河海大学常州分校学报，２００４，１８（１）：１６—１９３王帅，冯新泸．多组分气体检测与识别技术进展【Ｊ】．重庆工学院学报，２００７，２１（３）：７８～８１

４

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Ｉｏｐｅｚ，ＡＩｂｅｒｔｏＮｏｔａｒ，Ｅｍｅｓｔ０Ｍａｍｎｅｚ以越一Ｓｅ鹪ＯｎａｌｅｖｏＩｕｔｉｏｎｏｆｌｅｖｅｌｓｏｆ

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ＤＱ蜗ｓｔｕ田【Ｊ】．耽∽Ａ机∞掘勘祝砒￡ｔ帆，２００６，１７１（１）：

１５３～１６７５

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ＵＶ－ｂ鹅ｅｄｏｐ虹ｃａｌｓｅ璐ｏｒ【Ｊ１．皿Ｅ目＆船。倦如ｔ肿剃，２００７，７（５）：６８５～６９１

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Ｚ嘶ｃｈａｉｌ甲ｏｒｔ【Ｊ】．Ａ撕ｍ印抛ｒ把助伽ｔ御铊ｍ饥岛２００７，４ｌ（１）：１０３—１１８

７黄为勇，童敏明，任予晖．采用热导传感器检测气体浓度的新方法研究ＩＪ】．传感技术学报，２００６，１９（４）：９７３—９７５８张月琴，梁汉东，张宏刚等．气相色谱法测定煤层瓦斯中低浓度氢气和氦气【Ｊ】．岩矿测试，２００５，２４（４）：２５４～２５８９冯明坤，隋成华．双波长光谱法光纤甲烷传感器性能的研究【Ｊ】．传感器技术，２００５，２４（１２）：１６一１８ｌＯ许昭展，王梓潜．对二氧化氮快速检测方法的研究【Ｊ】．广州化工，２００７，３５（３）：５５—５７

１１张学典，黄显，徐可欣．差分吸收光谱反演方法在环境监测系统中的研究川．光谱学与光谱分析，２００７，２７（１１）：２３６７～２３７０１２刘文清，崔志成，刘建国等．空气质量监测的高灵敏差分吸收光谱学技术【Ｊ】．光学技术，２００５，３ｌ（２）：２８８～２９１

１３司福祺，刘建国，谢品华等．差分吸收光谱技术在气溶胶监测领域的应用研究【Ｊ】．大气环境学报，２００７，２（２）：１３１～１３５

１４阚瑞峰，刘文清，张玉钧等．高灵敏激光吸收光谱仪监测北京城区甲烷浓度变化【Ｊ】．大气与环境光学学报，２００７，２＠

２０３～２０６

１５王铁栋，刘文清，张玉钧等．机动车尾气遥测技术和应用研究【Ｊ】．大气与环境光学学报，２００７，２（３）：１９８—２０２１６郑海明，蔡小舒．二氧化氮可见光区内压力对吸收特性的影响【Ｊ】．动力工程，２００７，２７（１）：１３０～１３５

１７郑海明，蔡小舒．温度对二氧化硫紫外差分吸收特性影响的实验研究【Ｊ】．工程热物理学报，２００６，２７（４）：７１４—７１６

１８齐锋，刘文清，张玉钧等．差分吸收光谱法测量大气痕量气体浓度误差分析及改善方法【Ｊ】．光子学报，２００３，３２（１０）：

１２３４～１２３８

１９李素文，谢品华，李玉金等．基于小波变换的差分吸收光谱数据处理方法【Ｊ】．光学学报，２００６，２６（１１）：１６０１—１６０４７

２０朱军，刘文清，刘建国等．傅里叶变换红外光谱学方法用于气体定量分析ｆＪ】．仪器仪表学报，２００７，２８（１）：８０一８４

ｊ

２ｌ朱军，刘文清，刘建国等．期［＇】眼光拟合方法在反演气体浓度中的应用【Ｊ】．光谱学与光谱分析，２００５，２５（１０）：１５７３～１５７６２２Ｄａｖ主ｄＷ．Ｔ．，Ｇｒｉ位＿ｔｈＧａｌｌｅ．Ｆ１ｕｘｍｅ鹅ｕｒｅｍｅｎｔｏｆＮ如Ｎ２０ａｎｄＣ０２ｕｓｉｌ唱ｂｅ锄胛ｍｓｐｅｃ协ＤｓｃｏｐｙａｎｄｔｈｅｎｌⅨ

鲫ｉｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅ【Ｊ】．Ａ￡彻∞印妇，＿幻五‰ｔ砌彻协ｍ￡，２０００，３４（７）：１０８７～１０９８

２３

ＲａｊｎｅｒＨａｕｓ，ＫＩａｌｌｓ

ｓｃｈａｆｅｒ．ＲｅｍａｔｅｓｅｎｓｉｎｇａｎｄａｎａＪｙｓｉｓ

ｏｆ衄ｃｅｇ鹅鹤丘Ｄｍｈｏｔａｉｌ℃ｒａｆｔ鲫ｇｉ腿ｐｈ埘ｅｓｕｓ如［Ｉｇ。

ＦⅥＲ—ｅｍ虹螬ｉｏｎ—ｓｐｅｃ协。ｓｃｏｐｙ【Ｊ】．Ｓ跣硎惦口ｏ，纨ｅ

７Ｔ０６耐眈优ｍⅢ，｝Ｂ圮岛１９９４，１５８（３）：８５—９ｌ

，

２４张超群，姜秀民，黄庠永等．煤焦吸附ＮＯ特性与红外光谱分析【Ｊ１．化工学报，２００７，５８（３）：５８ｌ～５８６

。

２５

ＡｒＩ】ｎａｊａｔｅｓａｎ

Ｖ．，Ｓｕｂｒａｍａｎｊ锄Ｂ．，ＫＷ．Ｈｕｔｃｈｅｎｓｏｎ．ｍ

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Ｆ－Ｉ－豫ｉｎ＿ｖｅｓ虹ｇａ廿ｏｎｓ

ｏｆｒｅｖｅｒｓｅ

ｗａ毛ｅｒｇａｓ对Ｉ虢ｒｅａｃ任。彬

。２６魏秀丽，陆亦怀，高闽光．照Ｒ遥测大气中Ｃ０２浓度变化及研究其影响因素【Ｊ１．光谱学与光谱分析，２００７，２７（３）：４５２～４５鬻一

ａｃ廿ｖ姆ａｔ

ｓｕｐｅｒｃｒｉ垃ｃａｌ

ｃｏｎｄｉ垃。舾【Ｊ】．‰ｔｃ陇助够ｔ伽孥砌Ｗ＆钯聊ｅ，２００７，６２（１８）：５０６２—５０６９

２７徐亮，刘建国，高闺光等．开放光程傅里叶变换红外光谱系统观测城市空气中的ＮＨ３【Ｊ１．大气与环境光学学报，２００７。

２（１）：６０一６３

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介绍了气体浓度不同的检测方法

万方数据　

介绍了气体浓度不同的检测方法

气体浓度检测光学技术的研究现状和发展趋势

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

郑龙江， 李鹏， 秦瑞峰， 杨俊明， Zheng Longjiang， Li Peng， Qin Ruifeng，Yang Junming

苝山大学,测试计量技术及仪器河北省重点实验室,河北,秦皇岛,066004激光与光电子学进展

LASER & OPTOELECTRONICS PROGRESS2008，45(8)2次

参考文献(65条)

1.江福椿.朱昌平.赵帅 超声技术在气体浓度检测中的应用[期刊论文]-河海大学常州分校学报 2005(02)2.江福椿.朱昌平.林善明 气体浓度检测技术的现状和应用[期刊论文]-河海大学常州分校学报 2004(01)3.王帅.冯新泸 多组分气体检测与识别技术进展[期刊论文]-重庆工学院学报 2007(03)

4.Alfonso Saiz Lopez.Alberto Notar.Emesto Martinez Seasonal evolution of levels of gaseouspollutants in an urban area(Ciudad Real) in central southern Spalm:a DOAS study 2006(01)

5.Gerard Dooly.Effed Lewis.Colin Fitzpatrick Coli-n.Low concentration monitoring of exhaust gasesusing a UV-based optical sensor 2007(05)

6.Gregor Schurmann.Klaus Schafer.Carsten Jahn The impact of NOx,CO and VOC emissions on the airquality of Zurich airport 2007(01)

7.黄为勇.童敏明.任予晖 采用热导传感器检测气体浓度的新方法研究[期刊论文]-传感技术学报 2006(04)8.张月琴.梁汉东.张宏刚 气相色谱法测定煤层瓦斯中低浓度氢气和氦气[期刊论文]-岩矿测试 2005(04)9.冯明坤.隋成华 双波长光谱法光纤甲烷传感器性能的研究[期刊论文]-传感器技术 2005(12)10.许昭展.王梓潜 对二氧化氮快速检测方法的研究 2007(03)

11.张学典.黄显.徐可欣 差分吸收光谱反演方法在环境监测系统中的研究[期刊论文]-光谱学与光谱分析 2007(11)12.刘文清.崔志成.刘建国 空气质量监测的高灵敏差分吸收光谱学技术[期刊论文]-光学技术 2005(02)13.司福祺.刘建国.谢品华 差分吸收光谱技术在气溶胶监测领域的应用研究[期刊论文]-大气环境学报 2007(02)14.阚瑞峰.刘文清.张玉钧 高灵敏激光吸收光谱仪监测北京城区甲烷浓度变化[期刊论文]-大气与环境光学学报2007(03)

15.王铁栋.刘文清.张玉钧 机动车尾气遥测技术和应用研究[期刊论文]-大气与环境光学学报 2007(03)16.郑海明.蔡小舒 二氧化氮可见光区内压力对吸收特性的影响[期刊论文]-动力工程 2007(01)

17.郑海明.蔡小舒 温度对二氧化硫紫外差分吸收特性影响的实验研究[期刊论文]-工程热物理学报 2006(04)18.齐锋.刘文清.张玉钧 差分吸收光谱法测量大气痕量气体浓度误差分析及改善方法[期刊论文]-光子学报2003(10)

19.李素文.谢品华.李玉金 基于小波变换的差分吸收光谱数据处理方法[期刊论文]-光学学报 2006(11)20.朱军.刘文清.刘建国 傅里叶变换红外光谱学方法用于气体定量分析[期刊论文]-仪器仪表学报 2007(01)21.朱军.刘文清.刘建国 FTIR光拟合方法在反演气体浓度中的应用[期刊论文]-光谱学与光谱分析 2005(10)22.David W.T.Griffith Galle Flux measurement of NH3 N2O and CO2 using beam FTIR spectroscopy and theflux gradient technique 2000(07)

23.Rainer Haus.Klaus Schafer Remote sensing and analysis of trace gases from hot aircraft engineplumes using FTIR-emission-spectroscopy 1994(03)

介绍了气体浓度不同的检测方法

24.张超群.姜秀民.黄庠永 煤焦吸附NO特性与红外光谱分析[期刊论文]-化工学报 2007(03)

25.Arunajatesan V.Subramaniam B.K.W.Hutchenson In situ FVIR investigations of reverse water gasshift reaction activity at supercritical conditions 2007(18)

26.魏秀丽.陆亦怀.高闽光 FTIR遥测大气中CO2浓度变化及研究其影响因素[期刊论文]-光谱学与光谱分析2007(03)

27.徐亮.刘建国.高闽光 开放光程傅里叶变换红外光谱系统观测城市空气中的NH3[期刊论文]-大气与环境光学学报 2007(01)

28.Oppenheimer,C.Bani,P.Calkins,J.A Rapid FTIR sensing of volcanic gases released by Strombolianexplosions Yasur volcano 2006(02)

29.Kenneth W.Wanberg.John L.Horn Assessment of alcohol use with multidimensional concept andmeasures 1983(10)

30.徐亮.刘建国.高闽光 开放式长光程傅里叶变换红外光谱系统在环境气体分析中的应用[期刊论文]-光谱学与光谱分析 2007(03)

31.朱军.刘文清.刘建国 基于光谱波段优化选择的FTIR测量与分析[期刊论文]-光谱学与光谱分析 2007(04)32.高闽光.刘文清.张天舒 机载FTIR被动遥测大气痕量气体[期刊论文]-光谱学与光谱分析 2006(12)33.陈东.刘文清.张玉钧 开放光程TDLAS系统对北京城区NH3浓度的连续检测[期刊论文]-光学技术 2007(02)34.Barbu T.Le.Vinogradov I.Durry G TDLAS a laser diode sensor for the in situ monitoring of H2O,CO2and their isotopes in the Martian atmosphere 2006(04)

35.Hendricks A.G.Vandsburger U.Saunders W.R The use of tunable diode laser absorption spectroscopyfor the measurement of flame dynamics Measurement 2006(01)

36.druy Mark.Frish Mickey.Kessler Bill Molecular spectroscopy workbench from laboratory technique toprocess gas sensor.The maturation of tunable diode laser absorption spectroscopy 2006(03)37.Namjou K.Roller C.B.T.E.Keich Determination of exhaled nitric oxide distributions in a diversesample population using tunable diode laser absorption spectroscopy 2006(2-3)

38.Ray Ayan.Bandyopadhyay Amitava.Sanjar De A simple scanning semiconductor diode laser source andits application in wavelength modulation spectroscopy around 825 nm 2007(02)

39.王晓梅.张玉钧.刘文清 可调谐二极管吸收光谱痕量气体浓度算法的研究[期刊论文]-光学技术 2006(05)40.Chen Dong.Liu Wenqing.Zhang Yujun Fiber-distributed multi-channel open-path H2S sensor based ontunable diode laser absorption spectroscopy[期刊论文]-Chinese Optics of Letters 2007(02)

41.Kan Riufeng.Liu Wenqing.Zhang Yujun A high sensitivity spectrometer with tunable diode laser forambient methane monitoring[期刊论文]-Chinese Optics of Letters 2007(01)

42.Zhang Wang.Wu Zhiying.Yu Qingxu Photoaconstic spectroscopy for fast and sensitive ammoniadetection[期刊论文]-Chinese Optics of Letters 2007(11)

43.Wang Min.Zhang Yujun.Liu Jianguo Applications of a tunable diode laser absorption spectrometer inmonitoring greenhouse gases[期刊论文]-Chinese Optics of Letters 2006(06)

44.李胜.肖病.李坤颖 基于TDLAS气体测量系统的仿真与分析[期刊论文]-现代科学仪器 2007(02)

45.Yin Shirong.Wang Weiran Novel algorithm for simultaneously detecting multiple vapor materialswith multi-wavelength differential absorption lidar[期刊论文]-Chinese Optics of Letters 2006(06)

介绍了气体浓度不同的检测方法

46.陶宗明.张寅超.岑岗 激光雷达探测污染气体最小浓度的估算方法[期刊论文]-光学学报 2004(05)

47.Schotland R.M Some observations of the vertical profile of water vapor by a laser optical radar1996

48.王青梅.张以谟 气象激光雷达的发展现状[期刊论文]-气象科技 2006(03)

49.李国会.叶一东.向汝建 差分吸收激光雷达测量NO2浓度的实验研究[期刊论文]-强激光与粒子束 2006(05)50.Nakazato Masahisa.Nagai Tomohiro Sakai Tetsu.Tropospheric ozone differential absorption lidarusing stimulated Raman scattering in carbon dioxide 2007(12)

51.杨辉.刘文清.刘建国 激光雷达监测北京城区夏季边界层气溶胶[期刊论文]-中国激光 2006(09)52.赵培涛.张寅超.胡顺星 差分吸收测污激光雷达光路分束设计[期刊论文]-光学学报 2007(06)53.程学武.宋娟.李发泉 双波长高空探测激光雷达技术[期刊论文]-中国激光 2006(05)54.赵日峰.张寅超.洪光烈 大气CO2含量分布激光雷达监测[期刊论文]-量子电子学报 2006(03)

55.洪光烈.张寅超.周孟然 基于Ranman激光雷达反演大气污染气体浓度几种方法[期刊论文]-光谱学与光谱分析2006(07)

56.洪光烈.张寅超.赵日峰 探测大气中CO2的Roman激光雷达[期刊论文]-物理学报 2006(02)

57.裴松皓.孙红梅.彭慰先 激光诱导荧光方法检测二氧化硫[期刊论文]-吉林大学自然科学学报 2006(03)58.徐春梅.刘先勇.袁长迎 激光光声光谱法测量煤矿瓦斯气体的研究[期刊论文]-压电与声光 2006(06)

59.李劲松.高晓明.吴涛 灵敏的基于分布反馈式半导体激光波长调制光声光谱(英文)[期刊论文]-原子与分子物理学报 2007(01)

60.陈伟根.云玉新 光声光谱技术应用于变压器油中溶解气体分析[期刊论文]-电力系统自动化 2007(15)61.Zhang Wang.Wu Zhiying.Yu Qingxu Photoaconstic spectroscopy for fast and sensitive ammoniadetection[期刊论文]-Chinese Optics of Letters 2007(11)

62.Scbjolberg-Henriksen K.Wang D.T.Rogne H High-resolution pressure sensor for photoacoustic gasdetection.Sensors and Actuators 2006(01)

63.于清旭.李红 基于泛频CO激光器得微量气体光声光谱仪[期刊论文]-光电子·激光 2003(07)64.张贵银.张连水.韩晓峰 大气污染物SO2的光声探测[期刊论文]-光电子·激光 2005(07)65.陈乐君.刘玉玲.余飞鸿 光声光谱气体探测器的新发展[期刊论文]-光学仪器 2006(05)

相似文献(10条)

1.期刊论文 李胜.肖兵.Li Sheng.Xiao Bing 基于TDLAS测量二氧化碳动态浓度与温度 -自动化与信息工程2006,27(4)

可调谐激光二极管吸收光谱学(TDLAS)技术测量燃烧过程相关分子(CO2、NOx等)参数的原理是基于比尔-朗伯(Beer-Lambert)定律,即通过被测气体的入射光强与经被测气体吸收后的出射光强的比值与气体浓度、温度等存在特定的数学关系.文章描述仅用一个TDL同时测量CO2分子浓度和温度的原理与系统实现方案.

2.期刊论文 洪光烈.张寅超.周孟然.曹开发.周军.HONG Guang-lie.ZHANG Yin-chao.ZHOU Meng-ran.CAO Kai-fa.ZHOU Jun 基于Raman激光雷达反演大气污染气体浓度几种方法 -光谱学与光谱分析2006,26(7)

Raman激光雷达是探测大气污染气体的一种重要方法,雷达回波反演是其中的重要步骤,反演的关键在于正确得到透过率指数因子.以消光系数为中心的三个方案,介绍了目前已普遍采用的方法、应用532 nm大气消光系数间接求取α(λ1,z)和α(λ2,z).提出了两种新方法:(1)采用拉曼波长与待测气体相近的参考气体,α(λ1,z)=α(λ2,z);(2)借助λ1和λ2的Mie-Rayleigh散射回波求取指数因子.

3.学位论文 林朝富 基于TDLAS的快速CO<,2>浓度检测 2005

随着世界经济的发展，环境污染日趋严重，环境保护已经成为各国主要研究课题。因此，近年来气体浓度检测仪成为各国传感器技术领域研究的热点和重点。环境污染的有效监测与控制，需要一系列新型传感测量技术。特别是能连续检测大气中有害污染气体含量的检测仪器和系统的研制受到科研人员的重视。可调谐激光二极管吸收光谱学为能在恶劣环境下进行实时的现场气体检测提供了很多有利条件，因此在工业应用中广泛采用。激光的高单色性、方向性、高强度性，使其成为大气监测的理想工具。采用可调谐激光二极管吸收光谱学(TDLAS)技术有较高的灵敏度和较高的分辨率，实用指标可以做到ppm量级，最高可以达到ppb量级。又由于TDL的体积小、安装方便、能够测量更长的光程距离，且信噪比高；特别是狭窄的线宽、大范围的波长调谐和稳定的输出，使其比起以往系统有更快的响应时间。由于CO2分子的近红外吸收光谱是本系统设计的基础，根据多原子分子的红外光谱学，结合光纤

介绍了气体浓度不同的检测方法

的低损耗波段，选定CO2气体的近红外吸收谱线。在深刻分析CO2分子光谱吸收谱线线型、谱线位置和谱线加宽的基础上，根据实时环境下的状态(包括温度、气压等因素)具体确定CO2分子的吸收谱线线型，利用频率调制FMS技术快速检测CO2浓度，能有效减少由于激光源和探测器自身带来的噪音，同时针对工业上的需要，研究利用TDLAS和快速数据处理工具来同时检测CO2气体的浓度和温度，或者同时检测CO和CO2的浓度。在本课题的研究中，侧重于气体检测理论分析、方案设计和可行性分析，并进行了基于Matlab上的仿真。通过资料查阅、理论分析和系统模型设计等工作，深深地认识到气体浓度或温度检测，涉及到的理论是多学科的，有着很深的内涵，要设计一个良好的检测工具，还要进行更多的实际工作。本论文就是给出一个检测系统的基本模型，为今后高性能的气体传感器的研究和研制打下坚实的理论基础和提供积极的参考价值。

4.期刊论文 王淳.曹家年.芦婧.WANG Chun.CAO Jia-nian.LU Jing 吸收光谱学测量甲烷激光器的研究 -信息技术2009(4)

基于气体在其特征吸收波长下的光的吸收随其浓度变化的机理,通过对甲烷气体吸收光谱的分析,研究了光谱吸收式甲烷气体浓度检测方法.通过波长调制实现气体浓度的谐波检测,利用二次谐波与一次谐波的比值来消除由光源的不稳定和变化所引起的检测误差,并建立了谐波检测的模型,给出了甲烷气体谐波检测方案.

5.期刊论文 张悦.张记龙.李晓.王志斌.王鹏.ZHANG Yue.ZHANG JiLong.LI Xiao.WANG ZhiBin.WANG Peng 基于半导体激光器模式跳变的甲烷浓度检测方法研究 -红外与毫米波学报2009,28(1)

基于单模半导体激光器的模式跃变特性,用两个不同的驱动电流交替驱动激光器使其交替输出两个波长相近的激光,一个位于甲烷的一个窄带吸收峰处,被甲烷吸收;另一个错开稍许,不被甲烷吸收,用作参考光束.光束通过气体吸收室后,经光电转换输出方波电信号,两个波长光的强度分别对应方波信号的顶部和底部,随甲烷浓度变化的光,与其相对应方波的顶部也将随着甲烷气体浓度的变化而变化;参考光束的光不被甲烷吸收,与其对应的方波的底部将不随甲烷气体浓度的变化而变化,于是方波的幅值与甲烷浓度成一一对应关系.由于二者的波长相近,当它们通过媒介气体时,尘埃引起的散射或者衰减基本相同,可以用数学方法将其消去.实验结果表明,该方法在不采用昂贵的数字锁相放大器,且气体吸收光程只有10cm的条件下,达到了0.05%的探测灵敏度.

6.期刊论文 邓广福.刘光达.周志坚.李华楠.田磊.DENG Guang-fu.LIU Guang-da.ZHOU Zhi-jian.LI Hua-nan.TIAN Lei 基于可调谐激光光谱的气体传感系统的研究 -传感技术学报2007,20(12)

为了准确快速的检测气体浓度,基于可调谐激光吸收光谱法,设计了一套气体传感系统.研制了带有光纤准直的透射式光学传感气室,采用半导体激光器作为光源,气体的吸收光谱信号由光电探测器接收,经锁相放大器检测出谐波信号,用二次谐波和一次谐波的比值来获得气体的浓度,消除了光强波动、粉尘及视窗污染的影响.实验表明,二次谐波和一次谐波的比值与气体浓度值之间的线性相关度可达0.9944,可以准确获得气体的浓度信息.

7.学位论文 涂兴华 基于TDLAS技术对机动车尾气CO和CO<,2>遥测研究 2005

本文从理论上和实验上分析了TDLAS二次谐波光谱曲线的特性与调制信号的关系。研究了剩余调幅、光学条纹对二次谐波光谱信号产生的影响，采用扣除背景信号的方法改善了检测信号的形状，降低了噪声的影响。在分析二次谐波信号数学模型的基础上，对气体浓度的定量反演算法进行了研究，提出了利用样品池中已知浓度谐波信号和实际测量信号的最小二乘拟合来计算待测气体浓度的方法，提高了检测精度。针对在线遥测中存在的机动车行驶速度、测量环境变化和机动车排气管与测量光路不一致等不确定因素，研究分析了机动车发动机燃烧过程，得出了CO、HC和NO相对浓度值的计算系数。从而使计算出的气体浓度更加真实的反映机动车尾气排放情况。

本文通过对典型城市机动车尾气遥测结果的分析，初步得到了相应城市的部分机动车尾气排放状况。

8.期刊论文 王晓梅.张玉钧.刘文清.阚瑞锋.王铁栋.王敏.刘建国.董凤忠.WANG Xiao-mei.ZHANG Yu-jun.LIU Wen-qing.KAN Rui-feng.WANG Tie-dong.WANG Min.LIU Jian-guo.DONG Feng-zhong 可调谐二极管吸收光谱痕量气体浓度算法的研究 -光学技术2006,32(5)

基于可调谐二极管激光吸收光谱学的大气痕量气体在线监测分析仪具有高灵敏、快速响应和高选择性的特点.分析了可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)二次谐波信号的特征,以高浓度谐波信号作为标准,采用线性最小二乘拟合的方法对谐波信号进行数值拟合,高精度的反演出了痕量气体浓度值.并对标准信号和检测信号之间的相关系数和浓度反演规律进行了研究.以甲烷气体的测量信号和浓度反演为例,验证了算法.

9.期刊论文 涂兴华.刘文清.董凤忠.张玉钧.王铁栋.齐锋.刘建国.谢品华.Tu Xinghua.Liu Wenqing.DongFengzhong.Zhang Yujun.Wang Tiedong.Qi Feng.Liu Jianguo.Xie Pinhua 基于可调谐二极管激光吸收光谱技术在线监测机动车尾气排放CO和CO2的方法 -高技术通讯2006,16(9)

基于可调谐二极管激光吸收光谱学(TDLAS)技术的原理,在分析了在线监测机动车尾气排放的污染气体浓度的特殊性的基础上,研究了烟羽的影响以及在线监测中浓度反演的方法,研制了TDLAS实验系统,用该系统对北京市学院路监测点和大羊坊高速公路收费站监测点进行了机动车尾气CO和CO2的实时在线监测,并对监测数据进行了统计和分析.实验表明,TDLAS技术具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等特点,适合于机动车尾气排放CO和CO2的在线监测.

10.期刊论文 原辉.汪俊时.赖薇.张哲民.YUAN Hui.WANG I Wei.ZHANG Zhe-min 实时气体分析在控制炼钢过程中的应用 -工业安全与环保2009,35(12)

电弧炉二次燃烧和转炉煤气回收是炼钢过程中2个最重要的节能降耗手段.而这2个过程中都需要对气体浓度进行实时分析来反馈控制工艺过程.分析了这两个过程中的气体实时分析的重要性,并对正在开发的激光气体分析系统进行了简要介绍.

引证文献(1条)

1.王德发.苏亚琴 傅立叶变换红外光谱技术在分析化学领域的应用[期刊论文]-化学分析计量 2009(4)

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下载时间：2011年3月5日

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