基于QEPAS技术的氨气传感器与HC-PBF参考单元

"氨气传感器基于QEPAS技术，使用HC-PBF作为参考单元的研究" 在当前的研究中，研究人员利用了一种基于石英增强光声光谱法（Quartz-enhanced Photoacoustic Spectroscopy，简称QEPAS）的氨气传感器。QEPAS技术因其小型化、便携性以及能够进行快速连续的现场测量而备受青睐。在QEPAS系统中，使用填充有气体混合物的参考单元来实现波长锁定和校准，从而提升痕量气体浓度测量的精度和稳定性。 该研究创新性地采用了5米长的空心芯光子带隙光纤（Hollow Core Photonic Bandgap Fiber，简称HC-PBF）作为参考单元，两端与单模光纤熔接。HC-PBF因其长吸收路径、低传输损耗以及易于连接的特性，使得参考单元的设计更加优化。空心芯光纤在高压（3.0×105 Pa）环境下填充了认证的氨气和氮气混合气体，以快速达到平衡状态。 实验结果显示，这种低损耗（小于3.5 dB）的参考单元在大气条件下经过150天后仍能保持吸收光谱的稳定。这对于痕量气体检测，尤其是氨气的高灵敏度检测至关重要。QEPAS技术结合HC-PBF参考单元，不仅提高了测量的长期稳定性，还降低了系统维护的需求，为环境监测、工业过程控制和食品安全等领域提供了可靠的检测手段。 在实际应用中，氨气传感器的稳定性和精度对于环境空气质量监测，特别是农业化肥使用、畜牧业排放以及工业排放等氨污染源的追踪至关重要。QEPAS技术的便携性使得它可以在各种现场环境中快速响应，提供实时数据，有助于环保政策的制定和实施。 此外，HC-PBF的低传输损耗特性意味着信号衰减更少，可以实现更远距离的信号传输，这对于远程监测和分布式气体传感网络的构建具有重要意义。而参考单元的稳定性则保证了即使在环境条件变化的情况下，传感器也能提供可靠的数据，这对于长期监测项目来说是非常关键的。 这项研究通过将QEPAS技术与HC-PBF相结合，开发出一种高性能的氨气传感器，展示了在气体检测领域的创新潜力。这一成果可能引发更多针对其他痕量气体检测的研究，推动传感器技术的发展，并在环境保护、工业生产及健康监测等多个领域找到广泛应用。