- 研究人員設計出新型雙共振光聲氣體傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2022/10/31
雙諧振PAS的工作原理。ASW：聲駐波；OSW：光學駐波；QTF：石英音叉。OSW 的幅度在 QTF 的諧振頻率處進行調制。聲學諧振器的幾何形狀是根據聲學頻率設計的。來源：光聲學（2022 年）。DOI: 10.1016/j.pacs.2022.100387
基于光聲光譜（PAS）的氣體傳感器具有可調諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）的優點，如高靈敏度、高選擇性和寬動態范圍。在實際應用中對傳感器性能的要求越來越高。
許多工作都集中在聲諧振器以增強聲波或光學諧振器以增強光波。但是，靈敏度和動態范圍不能同時提高。
在最近發表在光聲學上的一項研究中，中國科學院（CAS）長春光學精密機械與物理研究所（CIOMP）的王震博士和王強教授開發了一種基于雙諧振PAS的新型氣體傳感器，它在厘米長的配置中結合了光學和聲學諧振器，并利用了雙駐波效應。聲波和光波都顯著增強了幾個數量級。
通過入射激光頻率與光學諧振腔的縱向腔模之間的諧振，一對諧振腔鏡形成光駐波。高精密度光學諧振器可以顯著增加激光功率，它直接放大光聲信號。入射激光的強度調制具有與換能器相同的諧振頻率。產生的聲波在專門設計的一維聲諧振器中增強了兩個數量級。
在相同的實驗條件下測量了三種不同配置的 C 2 H 2線在 1531.6 nm 處的 PAS-1f 信號。組合的光聲放大提供了10 5的增強因子。用不同的C 2 H 2 /N 2混合物測試傳感器的線性響應，傳感器在1 ppb到50 ppm范圍內表現出非常好的線性響應。進行 Allan-Werle 偏差分析以評估長期穩定性和最小檢測限。在平均時間為 300 s 時，噪聲等效濃度 (NEC) 可以提高到 0.5 ppt，導致 NEA 系數為 5.7×10 -13 cm -1. 結果，所提出的光聲氣體傳感器實現了1.0×10 8的動態范圍。
與最先進的PAS氣體傳感器相比，開發的傳感器實現了創紀錄的靈敏度和動態范圍，為科學探索提供了有力的工具。
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