趙新瑜,馬鳳翔,王正之,李辰溪,齊宏超,劉軍軍,陳珂
(1 大連理工大學(xué) 光電工程與儀器科學(xué)學(xué)院,大連 116024) (2 國網(wǎng)安徽省電力有限公司 電力科學(xué)研究院,合肥 230601) (3 成山集團(tuán)有限公司,榮成 264300)
光聲光譜是一種低背景的高靈敏度氣體檢測(cè)技術(shù)[1-4]。區(qū)別于其他光學(xué)氣體傳感方法,光聲光譜法可將聲學(xué)增強(qiáng)技術(shù)用于提升檢測(cè)靈敏度,常采用聲學(xué)共振器和專用光聲探測(cè)器來實(shí)現(xiàn)聲學(xué)增強(qiáng)[5-8]。專用光聲探測(cè)器主要有石英音叉[9-14]、光學(xué)懸臂梁[15-17]和光纖聲波傳感器[18-19],其中光纖聲波傳感器是光纖光聲氣體傳感系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在光纖光聲傳感系統(tǒng)中,光聲激發(fā)光通過光纖傳輸并進(jìn)入氣室,氣室中的待測(cè)氣體被激發(fā)后產(chǎn)生光聲壓力波。用于傳輸近紅外光聲激發(fā)光和探測(cè)光的介質(zhì)是低傳輸損耗的光纖,因此光纖光聲傳感器具有氣體探測(cè)靈敏度高、本質(zhì)安全、抗電磁干擾和遠(yuǎn)距離檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)。光纖光聲傳感技術(shù)可用于煤層自然發(fā)火監(jiān)測(cè)、高電壓電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)以及石化廠區(qū)易燃易爆泄漏氣體監(jiān)測(cè)。
光纖傳感器通過集成光學(xué)干涉儀可大幅度提高位移分辨率,可用于皮米量級(jí)的靜態(tài)位移測(cè)量以及微小振動(dòng)測(cè)量。光纖聲波傳感器將聲波振動(dòng)轉(zhuǎn)換為干涉儀光程差的變化,可將其用于光聲光譜系統(tǒng)中的微弱光聲信號(hào)探測(cè),實(shí)現(xiàn)痕量氣體的高靈敏度全光傳感。BREGUET J 等利用光纖邁克爾遜干涉儀實(shí)現(xiàn)了全光學(xué)光聲光譜氣體檢測(cè),將傳感光纖纏繞在光聲管上,氣體吸收產(chǎn)生的熱脹冷縮迫使光聲管周期性振動(dòng),導(dǎo)致邁克爾遜干涉儀中測(cè)量臂和參考臂的光程差發(fā)生變化[20]?!?br>