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激光光声光谱检测技术

激光光声光谱技术作为一种高灵敏度的微量气体检测技术历史已经超过30年，几乎同红外气体检测技术一样长。这两种检测技术的共同点都是利用气体分子吸收红外线的特性，二者的区别在于HYPERLINK"http://bbs.shejis.com/forum-70-1.html"\t"_blank"光源。红外检测技术是利用红外线做HYPERLINK"http://bbs.shejis.com/forum-70-1.html"\t"_blank"光源，是广谱的HYPERLINK"http://bbs.shejis.com/forum-70-1.html"\t"_blank"光源，即使经过滤光片依然是广谱的HYPERLINK"http://bbs.shejis.com/forum-70-1.html"\t"_blank"光源，所以红外气体HYPERLINK"http://bbs.shejis.com/forum-216-1.html"\t"_blank"传感器的选择性差灵敏度低。激光光声光谱技术采用激光器做HYPERLINK"http://bbs.shejis.com/forum-70-1.html"\t"_blank"光源，是单一频率的HYPERLINK"http://bbs.shejis.com/forum-70-1.html"\t"_blank"光源，HYPERLINK"http://bbs.shejis.com/forum-70-1.html"\t"_blank"光源的频率可以和气体分子的吸收频率一致，所以激光光声光谱技术的特点是选择性好灵敏度高。
一、激光光声光谱气体检测技术原理
光声气体检测技术是基于不同气体在红外波段有不同的特征吸收光谱，比如CO是2.32μm和4.26μm，CO2是4.65μm和14.99μm，而SF6的红外特征光谱在10.5μm附近。

光声气体检测原理是利用气体吸收一强度随时间变化的光束而被加热时所引起的一系列声效应。当某个气体分子吸收一频率为ν的光子后，从基态E0跃迁到激发态E1，则两能量级的能量差为E1-E0=hv。受激气体分子与气体中任何一分子相碰撞，经过无辐射驰豫过程而转变为相撞的两个分子的平均动能(既加热)，通过这种方式释放能量从尔返回基态。气体通过这种无辐射的驰豫过程把吸收的光能部分地或全部的转换成热能而被加热。如果入射光强度调制的频率小于该驰豫过程的驰豫频率，则这光强的调制就会在气体中产生相应的温度调制。根据气体定律,封闭在光声腔内的气体温度就会产生与光强调制频率相同的周期性起伏。也就是说,强度时变的光束在气体试样内激发出相应的声波,用传声器便可直接检测该信号。
气体光声检测系统通常由激光器(或普通单色HYPERLINK"http://bbs.shejis.com/forum-70-1.html"\t"_blank"光源)、调制器(使光束作强度调制,例如机械切光器、电光调制器等)、充有被测吸收气体和装有检测传声器的光声腔以及信号采集处理系统组成。利用光声原理实现的气体检测技术是基于气体的特征红外吸收,间接测量气体吸收的能量，因此测量灵敏度高，检测极限低，切不存在HYPERLINK"http://bbs.shejis.com/forum-216-1.html"\t"_blank"传感器老化的问题。
1971年Kreuzer从理论上分析利用染料激光器和高灵敏度穿声器的光声技术的检测极限达到10-12数量级，比传统的红外光谱仪灵敏度高104倍。
二、LLD-100型高灵敏度快速响应的SF6定量检漏仪
SF6气体泄漏检测仪一般都要求体积小、重量轻、用电池供电以适合HYPERLINK"http://dq.shejis.com/search.php?searchtype=title&keywords=%B5%E7%C1%A6&catid=0&typeid=0&fromdate=&todate=&ordertype=0&search=1"\t"_blank"电力系统现场使用，但激光光声光谱气体技术中所需要的激光器一般体积都很大、功率消耗也很大，所以制造出的仪器体积庞大而且需要交流电供电，不适合HYPERLINK"http://dq.shejis.com/search.php?searchtype=title&keywords=%B5%E7%C1%A6&catid=0&typeid=0&fromdate=&todate=&ordertype=0&search=1"\t"_blank"电力系统现场使用。笔者曾经参观过几家国外GIS工厂发现了这种庞大的仪器在工厂使用，据使用者反应检测效果非常好。2005年俄罗斯通用物理研