光纤光学光声气体传感器,具有多重复合的织物-佩罗特介面计杆

科学领域:

• 光学和光子学 在光学和光子学.
• 气体传感技术 气体传感技术
• 频谱学是一种光谱学.

背景情况:

• 光声学 (PA) 气体传感器具有高灵敏度,但通常面临小型化和信号噪声比 (SNR) 的挑战.
• 现有的光纤干涉度传感器需要复杂的多个传感元件的解调系统.
• 精确检测微量气体对于环境监测和工业安全至关重要.

研究的目的:

• 展示一台光纤光声气体传感器,使用复合的Fabry-Pérot (F-P) 干扰计支柱.
• 开发一种新的双腔长同步测量方法,用于多重的横向调节.
• 为了在一个紧的设备中实现高分辨率,灵敏和强大的气体检测.

主要方法:

• 一个紧的圆柱形非共振PA管 (0.45毫升体积) 的设计.
• 整合了两种对称安装的光纤干扰测量悬臂麦克风 (FOICM),以增强SNR.
• 实现双腔长同步测量方法与多重复合的总相解调算法.
• 使用第二波长调制光谱 (2f-WMS) 进行PA信号检测.

主要成果:

• 成功检测了微量乙 (C2H2) 气体.
• 获得了2.5 × 10^-9 cm^-1·W·Hz^-1/2.2的正常化噪声等效吸收系数 (NNEA).
• 显示的最小检测极限 (MDL) 约为0.2ppm,平均时间为1秒.
• 传感器表现出高分辨率和对电磁和振动干扰的免疫力.

结论:

• 开发的光纤PA气体传感器提供高灵敏度和微量气体的低检测极限.
• 多重吊解调技术可为多个传感器提供高效的信号处理.
• 传感器的强度和紧的设计使其适合在具有挑战性的环境中进行远程多点气体监测.