基于光谱吸收原则的低成本硫化氢传感器研究

H₂S浓度检测的发展趋势是实时检测,基于光谱吸收原则是其中一个发展方向。用宽带光源替代以往使用的成本较高的窄带光源,降低整个系统的成本,可以提高检测系统的实用性。宽带光源经过Bragg光纤光栅滤波后可以得到窄带光。此方法得到的光波必然会有噪声和波动,然后对其进行滤波,消除一部分系统的噪声和波动,再通过光线分束器分别通入检测光路和参考光路后做差。此差分信号不仅消除了一部分系统噪声和波动,还消除了基波分量,增大了信噪比。用数学分析的方法推导出二次谐波信号,利用SIMILINK仿真观察此信号,不同浓度的H₂S气体会有不同的输出信号,也就得到了气体的浓度。双光路差分法、谐波检测技术和窄带滤波技术综合起来的优势是降低了成本,增加了信噪比,提高了系统的检测能力。实验仿真结果表明,在LED宽带光源基础上采用提取谐波信号的双光路差分方法检测H₂S气体浓度正确可行,此方法降低了系统成本,为大范围实际应用提供了可能性。     

三分量光弹波导混合集成加速度传感器

三分量光弹波导M-Z干涉型集成加速度传感器的研究,为高频高精度地震勘探提供集成化的高精度传感器.利用光弹原理,分析了光弹效应检测任意方向加速度的原理.在X切Y传LiNbO3晶体上,设计制作了光波导双M-Z干涉仪及各集成器件：波导相位调制器、波导偏振器.三分量光弹波导M-Z干涉型集成加速度传感器测试表明：该传感器动态范围宽、线性性好.主要参数为：相位灵敏度达1.81×10－4Rad/m·s－2;工作频带3~1506(Hz).     

PEI溶液紫外吸收光谱检测油气田硫化氢气体

建立了一种基于聚乙烯亚胺(PEI)溶液的紫外(UV)吸收光谱检测油气田硫化氢(H2S)气体浓度的方法。利用PEI结构中的氨基可与H2S气体反应的特性,测定通入H2S气体前后PEI溶液的UV吸收光谱,并分析了UV光谱吸收峰在230、365 nm附近的吸光度变化与气体浓度的关系。采用标准浓度的H2S气体样品进行浓度标定实验,建立了H2S气体浓度与吸光度之间的关系模型。实验结果表明:通入高纯度H2S气体时,PEI溶液的UV光谱在230 nm和365 nm处均出现较强吸收峰;通入较低浓度H2S气体时,UV光谱只在230 nm处出现吸收峰,该吸收峰附近的吸光度与H2S气体浓度间存在线性关系(相关系数为0.970 6),系统对H2S气体浓度的检出限可达15.39 mg/m3。基于PEI溶液的UV吸收光谱检测法可为油气田H2S气体浓度的快速、准确测定提供参考。     

Detecting H_2S Gas Concentration by 1,8-Naphthalimides Fluorescent Probe

针对传统硫化氢检测方法灵敏度低的问题,以1,8-萘酰亚胺为荧光基团,基于H₂S的还原性,通过在荧光分子结构上引入具有氧化性的硝基,合成一种可与硫化氢气体发生氧化还原反应生成有荧光响应的小分子荧光探针。该探针本身荧光十分微弱,且荧光峰值在λ=467 nm和λ=522 nm处。与H₂S反应之后,522 nm处的荧光效应消失,467 nm处的荧光效应显著增强。测定小分子荧光探针在通入H₂S气体前后的荧光光谱,分析467 nm处的荧光强度与气体浓度关系。结果表明：荧光光谱法检测出的H₂S气体浓度与荧光强度之间存在很强的线性关系,相关系数为0.979 3,最低可检测极限可达0.88×10-6 mol·L-1量级。表明基于1,8-萘酰亚胺衍生物的荧光光谱检测法可为油气田H₂S气体浓度的的快速测定提供参考。     

Three-component hybrid-integrated optical accelerometer based on LiNbO_3 photoelastic waveguide

A novel three-component hybrid-integrated optical accelerometer based on LiNbO3 photoelastic waveguide is presented. The photoelasitcity of LiNbO3 due to three-dimensional stress states is obtained analytically. We analyze the level of sensitivity to cross-axis accelerations which is a very important parameter for three-component accelerometer. Theoretically, the designed three-component hybrid-integrated optical accelerometer has a transverse sensitivity ratio （TSR） of zero. The sensor has a high natural frequency of 3.5 kHz and a linear broad working freauency.