硫化氢气体传感器研究

随着科学技术的发展,在科研与生产中,使用气体做原料、燃料情况增多,这些气体比如硫化氢是有毒的,危害性很大,它们在使用与运输中易造成大气和环境污染,危害人类,因此对于各种气体的检测和控制就更重要。近年来,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,人们开始综合分析光学气体检测基础上,利用硫化氢气体对光谱的吸收特性,采用光谱吸收法检测硫化氢气体浓度。采用宽带光源波长调制技术设计检测硫化氢气体浓度传感器,利用光源光波对气体吸收选择性,增大了气体吸收灵敏度。降低了交叉灵敏度,解决了传感器中毒等关键技术问题。所以．研究硫化氢气体的检测方法与气体传感器就成为重要课题了。     

光学技术在气体浓度检测中的应用

阐述了目前气体浓度检测的7种常用光学方法,针对每种光学方法给予了详细的原理说明,列举了各种光学方法现场应用中的优缺点,以及针对光学方法优缺点所做的改进工作,提出了方法改进中的新颖想法,讨论了各种光学方法的结合使用。这其中包括常规光学气体浓度检测方法：光干涉法、光声光谱法、相关光谱法;以及新型光学气体浓度检测方法：可调谐半导体激光吸收光谱法、倏逝场型光纤气体传感法、空芯光子带隙光纤传感法、光纤环衰荡光谱法。结论指出,小型化、智能化、便携式、低功耗、高准确度、快速响应性及分布式多组分遥测技术成为现阶段光学法检测气体浓度的发展趋势。

     

基于碳量子点的分子印迹荧光检测体系研究进展

复杂基质中痕量分析物的高选择性和高灵敏度检测对环境保护和食品安全等问题具有重要意义。近年来,色谱法等传统检测方法可达到高灵敏度检测的需求,但在选择性、样品预处理过程、维护费用等方面不同程度地存在欠缺,因此迫切需要寻求一种兼具高灵敏度和高选择性,且成本低廉、简便快速的检测手段。将碳量子点(carbon quantum dots, CQDs)的荧光检测与分子印迹材料(molecularly imprinted polymers, MIPs)的分子识别耦合起来,构建高效的碳量子点分子印迹(CQDs-MIPs)荧光检测体系,合成路线简单、成本低廉,对目标物质的检测具有高灵敏度、高选择性和强的抗干扰能力,将会在复杂基质中极低浓度物质的检测方面发挥重要作用。MIPs具有与目标分子高度匹配的识别位点,可实现对目标分子的选择性识别和富集;CQDs作为一种新型的碳基纳米荧光材料,具有优异的光学特性、良好的水溶性和生物相容性,且绿色环保、无毒无害,对目标分子的高灵敏荧光响应使它在荧光检测领域具备不可替代的优势。综述了CQDs-MIPs检测体系的构建策略和工作机理,以及近年来在环境、食品和临床领域的应用进展...     

基于光声技术的火灾气体探测系统设计

近年来，针对标识性气体的探测成为火灾探测技术中发展最活跃的领域之一。将可检测极低浓度的某一气体的光声检测技术应用于极早期火灾气体产物的检测是一个新的尝试，将可能实现高灵敏度、高可靠性的火灾探测。但常规光声气体检测设备结构复杂、价格昂贵，必须恰当的重新设计才能应用到火灾探测系统中。分析了该技术在火灾探测中应用的关键问题,并提出了一种利用光声腔和光源间的“自由吸收路径”进行测量的光声气体探测系统，避免了对光源的窄带滤波要求，实现了在线式的气体检测。起始状态下，光声腔密封有纯CO气体，吸收光源中4.6 μm的辐射，产生一定强度的初始光声信号；当火灾气体产物流经吸收路径时，其中的CO气体吸收使到达光声腔的光辐射在4.6 μm波长上发生衰减，导致光声信号减弱，这个信号的变化量就反映了吸收路径中的CO气体浓度。     

基于光热纳米材料的热信号侧向层析技术研究进展

侧向层析检测(LFA)由于简单、快速、便携、成本低廉等优势在疾病快速诊断筛查领域得到了广泛应用。然而,随着医学检验的发展,传统的LFA越来越难以满足其对高灵敏度检测的需求。许多新型功能纳米材料已被引入LFA作为信号标签来实现其高灵敏度检测,其中基于光热纳米材料的热信号LFA技术具有信号稳定、可探测检测线内所有标签信号、成本低、灵敏度较高等优势,近年来得到了快速的发展。建立热信号LFA的核心问题是用于热信号标签的理想光热纳米材料的开发与应用。本文介绍了光热效应的机制和几种典型光热纳米材料的性能特点,然后综述了近年来基于光热纳米材料构建的热信号LFA及其读卡设备设计开发的研究进展,最后总结了热信号标签材料的评价标准和LFA读卡设备开发改进的方向。希望本文的系统介绍可以助力基于光热纳米材料的热信号LFA技术的未来发展。     

院士风采——庞国芳

食品科学检测技术专家。1943年10月10日出生，河北省滦南县人。1968年毕业于河北大学。国家质检总局食品检测首席研究员。长期致力于食品科学检测技术理论与实践的研究，在农药兽药残留微量分析技术领域进行了开拓性的研究工作。在高灵敏度、高选择性、高分辨率的多残留快速检测新技术、新方法，新型萃取、分离、富集等样品制备新技术、新方法方面多有创新。研究制定了67项国际、国家检测技术标准。     

用于管道内表面自动无损检测的光学技术

基于光学原理的无损检测（ＮＤＴ）技术,以其较高的测量准确度及易于自动化而倍受重视,在对管道内表面腐蚀、斑点、裂纹等进行快速定位与测量过程中具有无可比拟的优越性。本文系统评述管道内表面基于光学原理的ＮＤＴ技术的最新进展,分析比较各种光学技术的优缺点及应用前景。     

基于影像的内燃机曲轴随动自动检测技术

为实现内燃机曲轴关键几何尺寸的快速、自动、精密测量,研发了一种基于影像测量原理的内燃机曲轴随动自动精密检测系统.介绍了测量原理及系统方案,包括光学成像系统的设计与选型、4轴随动机械结构的设计方案等;介绍了系统检测流程以及面向曲轴特征影像的核心图像处理算法及特征提取技术;进而提出了光学成像系统的标定方法,并对标定过程中的难点设计了解决方案;进行系统集成,开发了曲轴检测样机,并开展工程应用.应用结果表明,本技术实现了对曲轴沟槽及直径参数的快速、自动、精密检测.     

光谱吸收式光纤甲烷气体传感器及其信号处理方法

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的机理,通过对甲烷气体吸收光谱的分析,提出了一种光谱吸收式全光纤甲烷气体传感器及其系统。该系统以1300nm波段的DFBLD作为光源,波长响应范围为1100~1900nm的高灵敏度、低噪声的InGaAsPIN作为光电探测器,利用锁相放大器对传输信号进行相敏检波,采用一次谐波反馈光源注入电流、二次谐波与一次谐波的比值作为系统输出的谐波检测技术对微弱信号进行处理,使得系统达到很高的灵敏度。研究表明,该传感器的灵敏度达到10ppm,精确度和稳定性等性能指标均可满足甲烷气体检测要求。     

光腔衰荡光谱技术及其在痕量气体分析中的应用

光腔衰荡光谱(CRDS)技术是一种新兴的高灵敏度吸收光谱检测技术.在介绍光腔衰荡光谱检测原理和痕量气体浓度检测公式的基础上,总结了CRDS技术在痕量气体分析方面的优势.综述了CRDS技术在气体污染物、超纯气杂质和水分检测方面的应用.     

红外吸收光谱（NDIR）检测混合气体中二甲醚含量分析法

利用非分光红外吸收光谱法（NDIR）,采用中红外光源（波长：2．5—25μm）和主要包括样品气气阻、样品泵、红外吸收池和电路模块技术建立了混合气体中二甲醚气体成分光谱检测系统,并使用该系统对混合气体中的二甲醚气体成分进行了测量,得到了1．0×10^-2的检测灵敏度。整个光谱检测系统具有很好的光谱分辨率、选择性以及测量灵敏度,适用于各种混合气体中二甲醚气体成分的检测。     

分布式光纤管道泄漏检测及预警技术灵敏度分析

针对管道安全存在的问题,提出了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤管道泄漏检测及预警技术,利用与管道同沟敷设的光缆中的3条单模光纤构成分布式光纤微振动传感器检测管道沿线的振动信号,可以有效地检测管道沿线所发生泄漏和异常事件．分析和研究了检测系统的测试灵敏度影响因素,并采用不同光缆结构和埋设方式对检测系统的检测灵敏度进行测试．实验结果表明,该检测技术可以检测到1m范围内的人工挖掘信号,在气体管道压力不小于0．2MPa的条件下,可以检测到0．4m^3／min的气体管道泄漏．     

基于光声原理的火灾复合气体探测技术

监测燃烧过程中产生的气体（主要是CO）来探测火灾逐渐成为火灾探测中的一个重要领域。各种现有的气体传感器灵敏度比较低，不利于火灾的早期报警,利用基于光声原理的复合气体探测技术来进行火灾探测，能极大地提高探测器的灵敏度。将CO和CO2的检测结合起来，可降低探测器的误报率，有利于提高早期报警。     

大气温室气体探测激光雷达及其标定技术研究进展

大气温室气体探测激光雷达是温室气体远程探测的重要手段,其探测技术和标定方法成为了各国温室气体探测的研究重点。综述了大气温室气体探测激光雷达技术及其标定方法的发展及应用,并对未来大气探测激光雷达的发展方向进行了展望。     

Nafion film/K(+)-exchanged glass optical waveguide sensor for BTX detection

An optical waveguide (OWG) sensor for the detection of BTX gases is reported. The highly sensitive element of this sensor was made by coating the copper Nafion film over a single-mode potassium ion exchanged glass OWG. We used the OWG sensor to detect toluene gas as a typical example BTX gas. The sensor exhibits a linear response to toluene in the range of 0.25-4250 ppm with response and recovery times less than 25 s. The sensor has a short response time, high sensitivity, and good reversibility.     

Microfluidic device for airborne BTEX detection

We fabricated a microfluidic device for the optical detection of airborne benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX). The device consists of concentration and detection cells formed of 3 cm x 1 cm Pyrex plates. The concentration cell is composed of an adsorbent to concentrate the BTEX gases and a thin-film heater todesorb the concentrated gases from the adsorbent thermally. The collected gases are introduced into the detection cell, which is connected to optical fibers, to measure their absorption spectra. We optimized the device's operating conditions by studying the thermal characteristics of the concentration cell and the time profile of the gas concentration flowing in the detection cell. We used the device under optimized operating conditions to detect toluene gas as a typical example BTEX. The gas concentration amplification rate was approximately 2 orders of magnitude, and we successfully measured parts-per-million levels of toluene gas with this device.     

空芯光子晶体带隙光纤用于甲烷检测的研究

基于甲烷的光谱吸收理论,设计了一套利用空芯光子晶体带隙光纤(HC-PBGF)做传感气室的全光纤甲烷检测系统。根据HITRAN2012数据库和HAWKS软件确定甲烷的检测波长;利用气泵在HC-PBGF两端形成压力差来加快甲烷气体的扩散,利用反射镜延长光程至2倍;通过实验得到190s后气体扩散完成,0.5h内系统示值波动为0.012%,平均重复率为99.63%。最后配制0~2.5%浓度的甲烷气体进行浓度检测,得出甲烷浓度与相对吸收强度呈线性关系,线性度为99.92%。该系统成功实现了将HC-PBGF的空芯结构用于甲烷的吸收检测,加快了系统的响应速度,实现了仪器的小型化,使在线检测更加方便。     

基于线结构光的叶片型面特征检测方法研究

叶片是燃气轮机和航空发动机的核心部件,随着我国两机行业的高速发展,对于叶片在研发、生产和维修等方面全生命周期检测的要求不断提高.光学测量是目前叶片三维形貌高效检测的新手段,但是在测量精度等方面相比传统三坐标测量机仍存在一定局限.该文提出一种基于线结构光的叶片型面特征检测方法,设计开发一套四自由度检测平台,针对基于标定物...