[發明專利]一種基于光子晶體槽波導的多組分氣體濃度測量方法

無效

• 申請號: 201310010637.4
• 申請日: 2013-01-12
• 公開（公告）號: CN103091268A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 趙勇;張亞男
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于光子晶體槽波導的多組分氣體濃度測量方法，屬于光電檢測技術領域。

背景技術

目前世界上很多國家都將環境保護作為一項基本國策，并建立相應的組織對環境污染進行檢測和控制。而對氣體濃度和組分的檢測與控制更是當今傳感技術發展領域的重要前沿課題(文獻1.?王琳琳，北京大氣污染特征研究[D]，山東大學，2011)。在實際應用中，尤其是對低濃度有毒氣體的快速、實時、高靈敏度、高精度遠程檢測，是眾多科學研究者所追求的目標。傳統的氣體檢測技術通常是基于非光學的檢測，容易受到其他氣體成分的交叉敏感和敏感膜表面污染等不利因素的影響，而且其響應比較遲鈍，可重復利用率低，使用壽命較短，難以實現連續實時在線檢測。因此，發展高靈敏度而且有效的氣體檢測手段成為傳感技術領域中一個特別重要的課題。光譜吸收型光纖氣體傳感器是光譜分析技術與現代光纖技術相結合的產物。每一種氣體都有固有的吸收譜（文獻2.?L.?S.?Rothman,?I.?E.?Gordon,?A.?Barbe,?et?al.?The?HITRAN?2008?molecular?spectroscopic?database?[J].?Journal?of?Quantitative?Spectroscopy?&Radiative?Transfer,?2009,?110:?533-572.），當光源的發射光波長與氣體的吸收光波長相吻合時，就會發生共振吸收，其吸收強度與該氣體的濃度有關，通過測量光的吸收強度即可反演待測氣體的濃度。由于其測量信號的載體是光波，對被測環境干擾小，特別是其傳感探頭不帶電、本質防爆的特點，可適用于易燃易爆氣體的工業在線檢測。目前，光譜吸收型光纖氣體傳感器是研究的最多并接近于實用化的一種氣體傳感器（文獻3.?吳兵兵，呂垚，戴基智等，光纖氣體傳感檢測技術研究[J]，激光與紅外，2009,?39(7)：707-712.）。然而在實際測量中，為了提高傳感器測量的靈敏度，尤其是氣體濃度較小時，應盡可能的增加吸收路徑的長度，但是隨著吸收路徑長度的增加，光纖準直器的制造工藝變得復雜而難以實現，光功率損耗也變得比較嚴重，所以不能無限制的增加氣室的長度（文獻4.?Y.?Zhao,?L.?Bai,?Y.?N.?Zhang,?et?al.?Review?on?structures?and?principles?of?gas?cells?in?the?absorption?spectrum-based?optical?fiber?gas?sensor?systems?[J].?Instrument?Science?&?Technology,?2012,?40(5):?381-401.）。