氫氣的光聲光譜檢測技術(shù)研究.pdf

1、利用氫氣和空氣在傳聲速度和聲阻抗方面有明顯差異的特性，例如：氫氣中的聲速是空氣中的4倍，聲阻抗為空氣中的1/4。通過測量光聲池工作在一階共振模式下的波導CO2激光激勵的光聲信號共振頻率在不同氫氣濃度時的共振頻率移動，對氫氣濃度進行了測量研究。 利用在紅外波段有較強吸收的乙烯標準氣(1.02ppm乙烯，其余為氮氣)作為載氣，在其中加入不同濃度的氫氣，測量氫氣濃度不同時波導CO2激光光聲光譜儀的光聲池共振頻率移動來測量混合氣體中的氫

2、氣濃度，得到氫氣濃度測量靈敏極限為216.6ppm，而且線性和動態(tài)范圍與理論分析結(jié)果基本符合。通過對實驗結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，引起實驗和理論差異的主要原因是環(huán)境溫度漂移對測量的影響。 為了研究溫度漂移對測量的影響和進行溫度補償實驗，設(shè)計了一個由壓電陶瓷片產(chǎn)生聲信號和麥克風測量聲信號，帶有溫度監(jiān)測的聲腔，根據(jù)腔內(nèi)混合氣體中氫氣濃度不同時引起氣體聲速的改變，進而導致聲波相位的變化進行了理論計算和實驗測量，定量給出了溫度漂移對測量的影響。在測

3、量過程中同時監(jiān)測聲腔內(nèi)的溫度，利用溫度對測量的影響對氫氣濃度為0ppm和250ppm的混合氣體，溫度變化2℃范圍內(nèi)的測量結(jié)果進行實時校正，得到溫度校正后的相位標準差分別為0.0825°和0.1210°，為降低環(huán)境溫度漂移對測量的影響提供了一種有效手段。實驗結(jié)果表明，經(jīng)過溫度校正后，溫度漂移對氫氣濃度測量的影響得到有效的抑制，通過相位標準差的計算得出在環(huán)境溫度變化2℃范圍內(nèi)氫氣濃度的最高檢測靈敏度為57ppm。 氫氣濃度的在線測量