项目名称: 基于光声光谱技术的环境污染源微量气体传感器的研究

项目编号: No.61071025

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2011

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 杨兵初

作者单位: 中南大学

项目金额: 10万元

中文摘要: 经济的高速发展给环境带来了巨大压力,对环境污染源气体进行实时监测是环境保护必不可少的环节。所以研制一种快速准确、灵敏度高、智能化且能同时检测多种环境气体的传感器具有十分重大的社会和经济效益。本项目拟研制一种基于激光光声光谱(PAS)技术的污染源微量气体传感器。该传感器主要在分光技术方面取得突破,摈弃传统分光仪分光方法,采用我们自行研制的先进高效微纳米硅光子器件- - 谐振环进行分光;并借助激光外调制技术和高品质耐腐蚀光声池的设计思想,能对多种强腐蚀性气体进行测量,测量灵敏度高(预计能达到ppt量级)。在该传感器研制过程中,将重点探讨谐振环的分光机制和光声相互作用及转换机理,建立品质因子与光声池几何结构、粘性系数和热导率等之间的内在联系,构建探测气体浓度与激光发射功率的理论模型。在此基础上研究光声微弱信号采集与处理方案,集光电子技术、声学技术和信息技术于一体,实现传感器的集成化、智能化和微型化。

中文关键词: 光声光谱;微量气体传感器;谐振环;微弱信号检测

英文摘要: The rapid development of economy has brought great pressure on environment, so to monitor air pollution source real-timely is an indispensable link of environmental protection. It will bring significant social and economic benefits to develop a fast, accurate, highly sensitive and intelligent gas sensor that can simultaneously detect various environmental gas. This project focuses on developing a trace gases sensor based on PAS technology. This sensor mainly makes breakthrough in light split technology; Instead of traditional spectroscopes, it adopts advanced and effective micro nano-meter Si-photonic devices domestically developed- - - resonating to split light, and with laser external modulating technology and highly qualified, corrosion- resisting photo acoustic cells, measures various gases with strongly corrosion (the measuring sensitivity could reach as high as ppt level). During the invention of the sensor, the emphasis is on the interaction and transformational function between the light split of resonating and photo-acoustic, the geometric construction of quality factor and photo-acoustic cell, the building of the internal relation between coefficient of viscosity and thermal conductivity, and the construction of theoretical model of detecting gas density and laser emissive power. Based on this, the research is focused on weak signal collection and process of photo -acoustic by combining photoelectron technology, acoustic technology and information technology as a whole, realizing the integration, intelligent and micro miniaturization of sensors.

英文关键词: Photoacoustic spectroscopy;Trace gas sensors;Ring resonator;Weak Signal Detection

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