光聲光譜是基于光聲效應的一種光譜分析技術。從1880年貝爾發現固體光聲效應以來,至今已有一百多年的歷史。近年來,半導體激光器工藝發展成熟,基于光聲光譜分析技術檢測氣體成為研究熱點。它具有高檢測靈敏度,快時間響應,可連續實時監測,小體積,可實現多組分氣體等優點,被廣泛應用于石化分析、空氣污染檢測、煤礦瓦斯濃度監測、變壓器油中溶解氣體分析、醫學呼出氣體診斷等領域。
光源、光聲池和傳聲器是光聲光譜氣體檢測系統的核心器件,因此此類類型和性能直接決定了系統的工作方式和檢測精度。此外,對光聲信號的相關分析也是提高系統極限檢測靈敏度的有效手段。對光聲信號相位、頻率等信息的深入分析可以得到氣體分子一躍遷馳豫過程以及共振能量累積過程的相關物理信息。圖1是光聲光譜分析技術檢測氣體的原理圖。
圖1光聲光譜分析技術檢測氣體的原理圖
光源,激光作為一種強度高、單色性好及方向性的光源,可以大幅度提高光譜分析的 準確性、適用性。如圖 2 所示典型的波長覆蓋范圍和激光光源,可以就紅外光源大致分為 A 類和B 類激光器。A 類激光器主要包括氣體激光器(CO 和 CO2 激光器)、半導體激光器、稀 土和過渡金屬摻雜的激光器等可調中紅外光源。B 類激光器主要是可調諧近紅外光源。 從圖中的光譜區域來看可劃分為近紅外光譜和中紅外光譜,中紅外激光器處于基頻振動。
圖2 激光光源和典型的波長覆蓋范圍
傳聲器按照換能方式被分為電動式和電容式兩大類,如圖所示。電動式傳聲器具有動態范圍大、結構簡單、性能穩定等特點。電容式傳聲器是使用泛的一類傳聲器,它具有靈敏度高、頻響范圍寬、瞬態特性好等眾多優點,被廣泛用于聲學測量、錄音、擴音等領域。
光聲池按照工作模式被分為非共振式和共振式兩類。非共振式光聲池具有結構簡單、體積小、造價低等特點,較容易實現儀器化,適合于量級的氣體檢測。共振式光聲池的結構相對復雜,但共振增強效應和較高的工作頻率對于改善信噪比有顯著作用,因此能夠獲得量級的極限檢測靈敏度,而且可以實現氣體的連續流動采樣檢測。
圖3 麥克風信號與積分長度的關系
multiSense擁有別的手持式(7cm x7cm x 3 cm)光聲集成QCL以及具有高性能的多氣體傳感光聲檢測技術(在100 ppb以下)。


通過將光源、探測器、光聲池,麥克風等關鍵部件集成到一個緊湊型模塊中,可直接輸出氣體濃度值,大大降低了客戶開發技術門檻和成本,可直接輸出結果。由于采用了多芯片集成技術,該款檢測模塊可根據客戶要求支持檢測多種氣體種類。結合前景廣闊的QCL中紅外技術,再加上10余年的研發經歷,mirSense已經擁有了穩定緊湊簡明的特性且低成本的光聲檢測技術。富泰科技作為Mirsense中國區代理,憑借其在氣體檢測(TDLAS)領域多年的技術積累和對市場行情準確的分析,已經開始為中國區客戶提供該款產品方案和技術支持,兩家專業公司強強聯手,以幫助客戶開發更高性能的激光氣體檢測設備和方案并獲得良好的市場表現。
mirSense是一家法國公司成立于2015年,致力于高性能化學分析提供商用的和緊湊的解決方案。mirSense公司與III-V lab有15年的研發合作經驗, 與Alcatel公司, Thales公司及CEA-Léti公司有共同的實驗室,運用納米技術及光子學,mirSense強大的微小型化技術為其提供的解決方案,因此mirsense具有強大技術以及大量等支持。其核心競爭力在于設計、制作、精密集成以及組裝中遠紅外量子級聯光器件和子系統,應用于單一氣體檢測和多種氣體同時檢測的工業場景。借助于這些高靈敏度的產品,客戶可以開發高性能的痕量氣體檢測設備和系統。