项目名称: 空芯光纤多组分工业废气点源监测关键技术

项目编号: No.61475163

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 曾新华

作者单位: 中国科学院合肥物质科学研究院

项目金额: 80万元

中文摘要: 多组分、突发性及大量工业废气污染点源监测与快速定位仍是个挑战。光谱吸收具有定量重复性好、时效性长与抗干扰性强等优点而成为点源检测的主要技术。但存在光程受限而导致精度不高,以及单波长光源不能匹配多组分气体特征吸收峰而使检测组分单一等问题。 针对上述问题,项目将采用空芯光纤作吸收气室,利用可调谐窄带激光对多组分气体进行光谱定量分析,拟重点开展:1)研究Fabry-Perot滤波特性,构建可调谐光纤激光环形谐振腔,优化多种光纤部件间的耦合损耗,获得涵盖多种工业废气近红外振动带,并具有高信噪比的可调谐激光输出;2)研究空芯光纤长度、内径等参数对气体输运、扩散性能的影响,建立空芯光纤内气体输运理论模型,设计与优化空芯光纤气室结构;3)研究光电信号去噪与弱信号放大相关技术,构建差分双光纤光路系统,获得高稳定性和低噪声的检测信号。本研究将为研发工业废气多组分、高灵敏、小型化点源监测设备提供技术参考。

中文关键词: 多组分工业废气;空芯光纤;调谐激光;光谱吸收;点源监测

英文摘要: The monitoring and rapid positioning of multi-component industrial exhaust with a large number of pollution point source or in case of accident emergency is still of great challenge. Spectral absorption has advantages of excellent reproducibility for quantitative analysis, long-time validity and strong anti-interference, which make it a candidate for gas pollution point source detection. However, it encounters the difficulties of: the poor sensitivity resulted from the limitation of its optical absorption path; the mismatch of the multi-component gas absorption peak and the light source wavelength resulting in its limited validity. To solve these problems, a hollow fiber gas chamber and a narrow-band tunable lasing is used in the project for the quantitative analysis of multi-component gas emission. Much attention will paid to: 1) Study on the filtering characteristics of Fabry-Perot filter, constructing a tunable fiber laser ring resonator, optimizing the coupling loss between a variety of fiber optic components, and realizing the tunable lasing output that covers a broad near infrared vibrational absorption band of a variety of industrial exhaust; 2) Study on the dependence of hollow fiber inner diameter and other parameters on the gas transport, diffusion performance, establishing the gas transport model theory within the hollow fiber, the design and optimization of hollow-core photonic crystal fiber gas chamber structure; 3) Study on the denoising processing of photoelectric signal and amplification skills of weak signal, building up the differential dual fiber optical system, and realizing the detecting signal output with a high signal-to-noise ratio, high stability and low noise. This study will be of great significance to the development of miniaturized monitoring equipments for multi-component industrial exhaust pollution with a high sensitivity.

英文关键词: Multi-component industrial exhaust;Hollow-core fiber;Tuable lasing;Spetral absorption;Point monitoring

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