Photo-acoustic technology applied to ppb level NO 2 detection by using low power blue diode laser

在405 nm处基于低功率蓝光二极管光声技术探测ppb量级NO2浓度系统, 获取了NO2有效吸收截面, 探讨了水蒸气等气体的测量干扰, 通过频率扫描拟合得到了1.35 kHz的谐振频率. 采用内部抛光的铝制圆柱空腔作为光声谐振腔(内径为8 mm, 长为120 mm), 系统优化了腔体、窗片和电源等影响因素, 分析了降低本底噪声、提高信噪比的方法, 噪声信号可降至0.02 \begin{document}$\text{μV}$\end{document} . 设计了两级缓冲结构, 显著抑制了流量噪声的影响, 提高了系统的稳定性. 系统的标定梯度曲线经过线性拟合后的斜率为0.016 \begin{document}$\text{μV/ppb}$\end{document} , R2为0.998, 在60 s平均时间下, 系统NO2探测限为3.67 ppb(3 \begin{document}$\sigma$\end{document} ). 为了证实系统的测量结果, 将其与二极管激光腔衰荡光谱系统同步对比测量大气NO2浓度, 二者线性拟合后的斜率为0.94 ± 0.009, 截距为1.89 ± 0.18, 相关系数为0.87, 一致性较好. 实验结果表明, 该系统实现了ppb量级NO2浓度的低成本在线探测, 可用于NO2浓度外场的实时检测.