摘要：设计制作了适合中红外激光光声光谱气体检测用的圆柱形光声腔,采用有限元法对其声信号的传输和探测进行了模拟分析并与实际测量结果进行了系统的比较.结果表明此光声腔中的二阶纵模在4.2KHz附近具有最大的共振幅度和适中的Q值,十分适合中红外光声光谱气体传感应用.

摘要：基于空芯波导的柔韧性可以将若干米长的波导弯曲至半径若干厘米的圆盒内,配合光源及检测器即可得到光程长、气体容积小、响应速度快的小型化气体传感系统。建立了一种基于几何光学理论的弯曲波导传输模型,通过仿真与实验研究了弯曲空芯波导的传输与传感特性,总结了通过优化波导长度、弯曲半径、系统信噪比、波导孔径及光源发散角等参数降低系统检测极限、提高灵敏度的方法。

摘要：先进气体传感器技术在现代社会安全生产生活中扮演着极为重要的角色,而高效敏感材料的设计与开发是其中的关键.中空多壳层结构材料因其独特的层层嵌套的多壳层与多腔体结构而表现出特别的物理化学性质,在气体传感领域显现出巨大的应用潜力.传统的硬模板法、软模板法以及基于奥斯特瓦尔德熟化和柯肯德尔效应的无模板法在中空多壳层纳米结构材料的普适制备及壳层结构的精确调控等方面存在诸多限制.次序模板法的出现突破了上述限制,促进了该领域的迅速发展.本文简要回顾了中空多壳层结构材料制备方法的发展历程,介绍了其在甲醛、乙醇、丙酮、甲苯及二氧化氮等有害气体检测中的具体应用,分析了其在气体传感领域的独特优势,最后对该领域面临的挑战和发展前景进行了总结与展望.

摘要：以光子晶体光纤(PCF)为研究对象,以提高气体测量灵敏度为研究目标,提出一种反射式的光纤气体传感技术.首先,利用宽谱光源谐波检测技术,并结合实际应用需求,设计了基于空芯PCF的反射式气体传感系统,并详细分析了系统的工作原理.然后,针对空芯PCF与单模光纤耦合困难、气体填充时间长的问题,设计了集密封、固定及连接于一体的机械耦合装置作为测量气室.最后,以乙炔气体为例,测试了该系统的传感特性,体积分数分辨力可达0.02%,最大相对误差为1.39%.该技术将进一步推动PCF在气体传感中的应用,并为其在实际气体浓度测量中的应用提供了理论和实验基础.

摘要：介质/金属膜空芯波导作为光谱吸收式气体传感的柔性吸收池,得到广泛关注。空芯波导具有损耗低、与光传输系统耦合稳定、抗外界干扰能力强和所需样品量微小等优点。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和空芯波导搭建了气体传感系统,实验研究了各类波导对碱性气体、酸性气体以及有机溶剂挥发物等的耐久特性。通过对比波导注入腐蚀性气液体前后的损耗特性变化,评估波导的受损情况,讨论了劣化机理。系统总结了多种常用波导的适用传感波段和抗腐蚀特性,为波导式吸收池的工程应用提供了设计和制作参考。

摘要：空心Bragg光纤可广泛用于气体传感,但要求它的传输通带处于中红外波段,以便与待测气体的基频吸收峰匹配.本文提出了空心Bragg光纤传输通带的一种设计方法与波长控制工艺,可以实现传输通带在2.5-12μm内任意波长的空心Bragg光纤的制备.实验制备出一阶传输通带分别在10.6μm和3.3μm的光纤样品,利用截断法测量出其一阶传输通带损耗分别为5.9 dB/m和8.8 dB/m.利用在传输通带在3.3μm的样品中注入和排出甲烷/氮气混合气体,观察到了光纤样品透射谱随注入气体浓度的变化,并用指数稀释法初步测量了该系统的浓度探测极限约为26 ppm,验证了该光纤应用于气体传感的可行性.

摘要：针对普通气体传感器在低体积分数的气体检测中灵敏度低的问题,提出将待测气体进行压缩以增强气体传感器响应的方法,根据检测压缩后的气体响应的特征,间接得到普通状态下该气体的体积分数。设计了一种小型的样机系统来进行气体压缩和气体传感器检测,描述了系统各个模块的设计,给出了该系统的软件设计和控制流程。以H2S气体为检测对象进行了实验,分析结果表明:该方法提高了现有传感器检测低体积分数气体的能力,尤其是提高了对毒害气体的及时发现和预警防范能力。样机的试制也为该压缩传感系统的进一步小型化和提升检测性能提供了条件,具有较高的应用价值。

摘要：从吸收光谱的测量原理出发,利用光子晶体光纤的空气孔增加光与物质的作用率,提高气体吸收灵敏度。提出一种基于光子晶体光纤的气体传感系统实验方案。实验中通过测量接收端的光功率,根据光功率与气体浓度的关系式推算出气体的相对浓度,实现气体检测。实验结果说明该实验方案提高了气体检测的灵敏度,可作为气体检测的一种有效方法。

摘要：论述了远程光纤甲烷气体传感系统的可靠性设计方案,采用半导体激光器光源开关调制方式发送光信号,通过光缆下传到各个气体传感单元,气体传感单元的光信号再通过光缆上传,返回到控制中心,有效抑制了传感过程中的外界白噪声,保证光纤甲烷气体传感系统的可靠工作。

摘要：为了进一步改进气体传感性能,文章将衰荡腔技术应用到气体传感领域,理论和实验分析表明:采用衰荡腔技术能够显著地改善气体检测的灵敏度,气体浓度检测限可达10-3;所设计的传感系统在响应时间方面远快于光谱仪峰值比对方法;采用的衰荡时间信号反馈法能在提高灵敏度的同时检测气体峰值的变化。