基于光聲光譜檢測一氧化碳系統的設計及實驗

李 姣

（山西興新安全生產技術服務有限公司，山西 太原 030024）

近年來，由于CO 泄露導致工廠爆炸的事故頻發，究其原因在于對CO 存儲不當、現場管理不符合要求及對CO 泄露檢測不及時、不準確所導致。目前，針對CO 氣體的監測可采用的技術包括有氣相色譜分析技術、非分散紅外技術、傳感器陣列技術以及光聲光譜技術。其中，氣相色譜分析技術無法實現對CO氣體的實時檢測；非分散紅外技術的檢測精度和靈敏度低；傳感器陣列技術的精度和穩定性較差，測量所得結果存在數據漂移的情況[1]。因此，本文將基于光聲光譜技術設計一款CO 檢測系統，并對系統的性能進行實驗驗證。

1 光聲光譜技術原理分析

光聲光譜檢測氣體的核心技術為根據現場光學和聲學方面的信號，換算得出現場被測氣體的濃度值，所依托的效應為光聲效應，對應的工作過程如圖1 所示。

圖1 光聲效應工作示意圖

如圖1 所示，被測氣體在光源照射的作用下被激發從基礎狀態躍發至激發狀態；當氣體處于激發狀態時，分子會通過無輻射躍遷的形式再次回到基礎狀態。根據能量守恒定律，在此階段存在的能量差會轉換為熱能，使得被測氣體的壓強發生了變化。而且，隨著對光源信號的調制對應所得被測氣體的壓強變化也是不同；與此同時，采用微音器對過程中的聲音信號進行采集，得到微音器電信號與被測氣體濃度之間的函數關系，從而換算得出被測氣體的濃度值[2]。

2 光聲光譜氣體檢測系統的設計

本節將基于光聲效應工作原理，并結合CO 氣體吸收譜線的重心頻率完成檢測系統的方案設計，包括整體設計方案和光源的選擇與調制、光聲池的設計以及相關元器件的選型。……