第30卷，第7期 2010年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.30,No.7,pp1890-1893
July，2010
提高特征光谱法在微量气体监测中灵敏度的研究
孙运强1,2，鲁旭涛1
1.中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051 2.中北大学科技产业处，山西太原030051
摘要为了实现对室内微量有毒气体实时监测，提高基于特征光谱检测方法的测量精度，提出了特征波长过滤窗的方法。将高浓度的待测气体作过滤窗，标准空气作参考窗，气室充待测浓度的待测气体，采用组合测量得到的多组光谱进行差分、相关等数据处理求解气室中待测气体的浓度。实验显示，采用WQF-520 FTIR型红外光谐仪得到癸二酸二丙脂红外吸收谱线主要有四条：3385.26，3417.64，5797.11和8561.65 nm，分别对应的吸光度为1.5200，1.5421，2.4318和1.3526。对应的可检测的最小含量为50×10-"，而采用特征波长过滤窗的方法波长位置可实现10-“nm量级的对准，在确定待测气体含量量级的条件下，可
检测的最小含量为5X10-*，灵敏度提高约10倍。该方法具有高灵敏度、无中毒、可实时检测等优点。关键词特征光谱；特征波长过滤窗；微量气体检测；有毒气体；癸二酸二丙脂
中图分类号：0433
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn.1000-0593(2010)07-1890-04
提高了该方法的探测灵敏度，使其在具有不会中毒、实施性强等特点的尚时，还可以达到化学方法的探测精度。设计了采用高浓度待测气体制作特征波长过滤窗，实现波长级的激
有毒气体口的存放是非常严格的，尤其是易挥发的剧毒气体，一旦滞露后果非常严重，所以在存放有毒气体的室内安放泄露监测的设备是十分必要的。目前，应用于有毒气体监测的方法主要有化学催化法、化学反应法、色谱法、特征光谱检测法、等离子检测技术等。每种方法都各有特色，应用最为广泛的是化学的催化和反应的方法，因为采用化学的方法(2.3)探测精度可以达到很高（可达10-级），面且成本也相对较低，但缺点是由于不知道待测气体的浓度，所以有可能出现过反应或反应不充分的现象，同时采集监测需要时间，即使便携式的也需要一个准备重新检测的时间，降低了其在危险气体监测时的实时性。色谱法(H采用苯取的方法，灵敏度高、但萃取过程时间长，几分钟到儿小时不等，所以不适合毒气的实时监测。等离子检测技术[7]是采用电离子化待测气体，使待测气体内的粒子发生电冰的方法，再通过探测微弱电流从面实现求解的，其探测精度也很高，但由于技术复杂、成本高难以普及。特征光谱检测法[81在对待测气体浓度灵度(一般大于0.1X10-*)要求不是非常高的情况下被广泛应用，相比化学方法不会中毒、实时性高、但灵敏度低，对于微量的有毒气体的监测难以胜任。
本文针对特征光谱监测法探测原理进行改进设计，大大收稿日期：2009-12-02，修订日期：2010-03-06
基金项目：国家自热科学基金项目（60871101)资助
波效果，大幅提高了信噪比，从而提高了探测精度。
特征光谱检测方法
特征光谱检测法是采用与待测气体特征波长相同的激光器作光源，激光通过气室时，会被待测气体吸收在其特征波长上的光能量，吸收量与气体浓度满足比尔-朗伯定理，气室内待测气体浓度为
[/()()
a(v)L
(1)
I。(v)表示激光的初始光强（不照射待测气体)，I(v)表示探测光强(激光通过有待测气体的气室后的光强)，α()表示在波长上的吸收系数，L表示激光穿过待测气体的有效光程（近似为气室长度）。
采用高浓度待测气体制作特征波长过滤窗的方法是将气室前端放置两个小气室，一个充满高浓度待测气体（过滤窗）)，另一个为空气（参考窗）。首先让激光照射过滤窗后通过无待测气体的气室，得到一组光谐数据S(>)，然后再照射参考窗后通过无待测气体的气室，得到另一组光谱数据S(>)。由于过滤窗中为高浓度待测气体，所以对待测气体特征
作者简介：孙运强，1963年生，中北大学电子测试技术国家重点实验室教授万方数据
e-mail; sunyunqiang123@163.com