研究目的
开发一种灵敏的二氧化碳气体传感器，利用固定波长量子级联激光器的光声光谱技术监测二氧化碳浓度。
研究成果
基于FW-QCL的CO2光声传感器展现出高灵敏度、优异的信号稳定性以及对CO2浓度的线性响应特性。在1秒积分时间内实现了2.84 ppm的1σ最低检测限，约100秒时提升至1 ppm。通过测量不同排放源的CO2浓度验证了该传感器的可靠性，表明其在工业、环境和火灾检测领域具有应用潜力。
研究不足
该传感器的性能可能会受到长时间积分（>100秒）过程中系统漂移的影响。本研究专注于二氧化碳检测，在未经修改的情况下可能不直接适用于其他气体。
1：实验设计与方法选择：
采用发射波长为4.42微米的FW-QCL设计了基于光声效应的二氧化碳传感器系统。该系统包含谐振式光声池、用于激光强度调制的机械斩波器以及降低噪声的相关解调技术。
2：42微米的FW-QCL设计了基于光声效应的二氧化碳传感器系统。该系统包含谐振式光声池、用于激光强度调制的机械斩波器以及降低噪声的相关解调技术。 样品选择与数据来源：
2. 样品选择与数据来源：通过质量流量控制器将30,000 ppm的二氧化碳-氮气混合气体用纯氮气稀释以调节二氧化碳浓度。
3：实验设备与材料清单：
FW-QCL（型号41045-UF，Daylight Solutions公司）、带冷凝麦克风的谐振式光声池、机械斩波器、锁相放大器及质量流量控制器。
4：实验流程与操作步骤：
FW-QCL以连续波模式运行，其强度在光声池谐振频率处进行调制。光声信号通过锁相放大器进行检测与处理。
5：数据分析方法：
采用艾伦偏差分析法对光声信号的稳定性、对二氧化碳浓度的线性响应及长期稳定性进行分析。
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获取完整内容-
FW-QCL
41045-UF
Daylight Solutions
Used as the excitation source for the PAS-based CO2 sensor, emitting at 4.42 μm to match a fundamental CO2 absorption line.
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Wavelength meter
721A
Bristol
Used to determine the wavelength of the FW-QCL with a resolution of 0.2 pm.
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Condenser microphone
Placed inside the PA cell to detect the acoustic signal generated from the target gas.
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Lock-in amplifier
Used to process the signal from the microphone with a correlation demodulation technique to reduce noise.
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