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首页> 美国卫生研究院文献>Photoacoustics >Long-distance in-situ methane detection using near-infrared light-induced thermo-elastic spectroscopy
【2h】

Long-distance in-situ methane detection using near-infrared light-induced thermo-elastic spectroscopy

机译：使用近红外光诱导的热弹性光谱度的长距离原位甲烷检测

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A wavelength-locked light-induced thermo-elastic spectroscopy (WL-LITES) gas sensor system was proposed for long-distance in-situ methane (CH4) detection using a fiber-coupled sensing probe. The wavelength-locked scheme was used to speed the sensor response without scanning the laser wavelength across the CH4 absorption line. A small-size piezoelectric quartz tuning fork (QTF) with a wide spectral response range was adopted to enhance the photo-thermal signal. The optical excitation parameters of the QTF were optimized based on experiment and simulation for improving the signal-to-noise ratio of the LITES technique. An Allan deviation analysis was employed to evaluate the limit of detection of the proposed sensor system. With a 0.3 s lock-in integration time and a ∼ 100 m optical fiber, the WL-LITES gas sensor system demonstrates a minimum detection limit (MDL) of ∼ 11 ppm in volume (ppmv) for CH4 detection, and the MDL can be further reduced to ∼ 1 ppmv with an averaging time of ∼ 35 s. A real-time in-situ monitoring of CH4 leakage reveals that the proposed sensor system can realize a fast response (< 12 s) for field application.
机译：使用纤维耦合的感测探针提出了用于长距离原位甲烷（CH4）检测的波长锁定的光诱导的热弹性光谱（WL-LITES）气体传感器系统。波长锁定方案用于加速传感器响应而不扫描跨越CH4吸收管线的激光波长。采用具有宽光谱响应范围的小型压电石英调谐叉（QTF）来增强光热信号。基于实验和仿真优化了QTF的光学激发参数，用于提高LITE技术的信噪比。采用Allan偏差分析来评估所提出的传感器系统的检测限。通过0.3秒的锁定集成时间和〜100米光纤，WL-LINGS气体传感器系统显示为CH4检测的最小检测限（PPMV）〜11ppm的〜11ppm，并且MDL可以是进一步减少到〜1 ppmv，平均时间为〜35秒。 CH4泄漏的实时原位监测显示，所提出的传感器系统可以实现用于现场应用的快速响应（<12秒）。

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