氫氣的光聲光譜檢測(cè)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(guò)測(cè)量光聲池工作在一階共振模式下的波導(dǎo)CO2激光激勵(lì)的光聲信號(hào)共振頻率在不同氫氣濃度時(shí)的共振頻率移動(dòng)，對(duì)氫氣濃度進(jìn)行了測(cè)量研究。 利用在紅外波段有較強(qiáng)吸收的乙烯標(biāo)準(zhǔn)氣(1.02ppm乙烯，其余為氮?dú)?作為載氣，在其中加入不同濃度的氫氣，測(cè)量氫氣濃度不同時(shí)波導(dǎo)CO2激光光聲光譜儀的光聲池共振頻率移動(dòng)來(lái)測(cè)量混合氣體中的氫

2、氣濃度，得到氫氣濃度測(cè)量靈敏極限為216.6ppm，而且線性和動(dòng)態(tài)范圍與理論分析結(jié)果基本符合。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，引起實(shí)驗(yàn)和理論差異的主要原因是環(huán)境溫度漂移對(duì)測(cè)量的影響。 為了研究溫度漂移對(duì)測(cè)量的影響和進(jìn)行溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)由壓電陶瓷片產(chǎn)生聲信號(hào)和麥克風(fēng)測(cè)量聲信號(hào)，帶有溫度監(jiān)測(cè)的聲腔，根據(jù)腔內(nèi)混合氣體中氫氣濃度不同時(shí)引起氣體聲速的改變，進(jìn)而導(dǎo)致聲波相位的變化進(jìn)行了理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量，定量給出了溫度漂移對(duì)測(cè)量的影響。在測(cè)

3、量過(guò)程中同時(shí)監(jiān)測(cè)聲腔內(nèi)的溫度，利用溫度對(duì)測(cè)量的影響對(duì)氫氣濃度為0ppm和250ppm的混合氣體，溫度變化2℃范圍內(nèi)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，得到溫度校正后的相位標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.0825°和0.1210°，為降低環(huán)境溫度漂移對(duì)測(cè)量的影響提供了一種有效手段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)溫度校正后，溫度漂移對(duì)氫氣濃度測(cè)量的影響得到有效的抑制，通過(guò)相位標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)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(cè)靈敏度為57ppm。 氫氣濃度的在線測(cè)量