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基于LabVIEW的空芯光子晶体光纤CO2气体检测系统

吕淑媛 杜绍勇

吕淑媛, 杜绍勇. 基于LabVIEW的空芯光子晶体光纤CO2气体检测系统[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1117002-1117002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1117002
引用本文: 吕淑媛, 杜绍勇. 基于LabVIEW的空芯光子晶体光纤CO2气体检测系统[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1117002-1117002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1117002
Lv Shuyuan, Du Shaoyong. Detection system of CO2 using hollow-core crystal fiber based on LabVIEW[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(11): 1117002-1117002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1117002
Citation: Lv Shuyuan, Du Shaoyong. Detection system of CO2 using hollow-core crystal fiber based on LabVIEW[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(11): 1117002-1117002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1117002

基于LabVIEW的空芯光子晶体光纤CO2气体检测系统

doi: 10.3788/IRLA201847.1117002
基金项目: 

陕西省教育厅专项科研计划(15JK1681)

详细信息
    作者简介:

    吕淑媛(1976-),女,副教授,博士,主要从事微光学陀螺和光子晶体波导方面的研究。Email:1159955131@qq.com

    通讯作者: 杜绍勇(1983-),男,硕士,主要从事光电传感、测量与检测方面的研究。Email:36425420@qq.com
  • 中图分类号: TP212

Detection system of CO2 using hollow-core crystal fiber based on LabVIEW

  • 摘要: 为了实现全光纤型高灵敏度气体在线检测系统,以空芯光子晶体光纤为传感气室,利用CO2气体分子在1 572.48 nm附近吸收谱以及虚拟仪器LabVIEW平台搭建了双光路差分CO2气体近红外检测实验系统。实验中所用空芯光子晶体光纤长度为1.8 m,通过对其两端同时充气,提高了系统响应速度,0.1 MPa下充气过程仅需100 s左右。以标准浓度CO2气体对该系统进行了标定,并对浓度2%、5%、10%和100%的CO2气体进行了测量,结果表明100 min内浓度检测相对误差不超过2%,标准差最大3.32%。气体吸收光程为1.8 m,系统检测灵敏度达到5.981 810-5 W/ppm。
  • [1] Du Juan, Sun Yanguang, Chen Dijun, et al. Frequency-stabilized laser system at 1572 nm for space-borne CO2 detection LIDAR[J]. Chinese Optics Letters, 2017, 15(3):88-92.
    [2] Wang J, Zheng L, Niu X, et al. Mid-infrared absorption-spectroscopy-based carbon dioxide sensor network in greenhouse agriculture:development and deployment[J]. Applied Optics, 2016, 55(25):7029-7036.
    [3] Spachos P, Hatzinakos D. Real-time indoor carbon dioxide monitoring through cognitive wireless sensor networks[J]. IEEE Sensors Journal, 2015, 16(2):506-514.
    [4] Tang D L, He S, Dai B, et al. Detection H2S mixed with natural gas using hollow-core photonic bandgap fiber[J]. Optik, 2014, 125(11):2547-2549.
    [5] Zheng Lingjiao, Niu Xintao, Wang Jianing, et al. Development and agricultural application of a mid-infrared carbon dioxide sensor system[J]. Acta Photonica Sinica, 2017, 46(8):150-157. (in Chinese)郑玲娇, 牛新涛, 王嘉宁, 等. 中红外二氧化碳传感器的研制及在农业中的应用[J]. 光子学报, 2017, 46(8):150-157.
    [6] Robert C. Simple, stable and compact multiple-reflection optical cell for very long optical paths[J]. Applied Optics, 2007, 46(22):5408-5418.
    [7] Anderson B L, Yu S. Robert cell-based optical delay elements for white cell true-time delay, devices[J]. Journal of Lightwave Technology, 2013, 31(7):1006-1014.
    [8] Nwaboh J A, Hald J, Lyngs J K, et al. Measurements of CO2 in a multipass cell and in a hollow-core photonic bandgap fiber at 2m[J]. Applied Physics B, 2013, 110(2):187-194.
    [9] Numata K, Chen J R, Wu S T, et al. Frequency stabilization of distributed-feedback laser diodes at 1572 nm for lidar measurements of atmospheric carbon dioxide[J]. Applied Optics, 2011, 50(7):1047-1056.
    [10] Shao Junyi, Lin Zhaoxiang, Liu Linmei, et al. Measurement of CO2 absorption spectrum around 1.572m[J]. Acta Phys Sin, 2017, 66(10):130-137. (in Chinese)邵君宜, 林兆祥, 刘林美, 等. 1.572m附近CO2吸收光谱的测量[J]. 物理学报, 2017, 66(10):130-137.
    [11] Li Lifeng, Yang Qing, Zhu Linquan. Detection of gas concentration based on infrared differential absorption[J].Mechanical Engineering and Automation, 2010(2):203-205. (in Chinese)李利锋, 杨青, 朱林泉. 基于红外差分吸收法的瓦斯浓度检测研究[J]. 机械工程与自动化, 2010(2):203-205.
    [12] Xu Kang, Lv Shuyuan, Yang Yi. Research of CO2 gas sensors based on photonic crystal fiber[J]. Laser Technology, 2017, 41(5):693-696. (in Chinese)徐康, 吕淑媛, 杨祎. 光子晶体光纤CO2气体传感器的研究[J]. 激光技术, 2017, 41(5):693-696.
    [13] Henningsen J, Hald J. Dynamics of gas flow in hollow core photonic bandgap fibers[J]. Applied Optics, 2008, 47(15):2790-2797.
  • [1] 史屹君, 武鸿涛, 刘文皓, 苏子博, 刘洋.  近红外光谱吸收技术的无线电子鼻设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210374-1-20210374-6. doi: 10.3788/IRLA20210374
    [2] 乌日娜, 宋云鹤, 卢佳琦, 高芮, 李业秋, 岱钦.  光子晶体光纤载体中液晶随机激光辐射行为 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200171-1-20200171-6. doi: 10.3788/IRLA20200171
    [3] 张果, 孙帅, 张尧, 盛泉, 史伟, 姚建铨.  基于负曲率空芯光纤的光泵太赫兹光纤激光器的理论研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0205001-0205001. doi: 10.3788/IRLA202049.0205001
    [4] 熊涛, 高明, DesGibson, DavidHutson.  新型光室结构的主流式NDIR呼吸CO2监测系统 . 红外与激光工程, 2020, 49(6): 20190575-1-20190575-9. doi: 10.3788/IRLA20190575
    [5] 郑义军, 朱子任, 谭荣清, 石佳俊, 黄文武, 孙科, 李志永, 钟艳红, 李辉, 刘峻曦, 刁伟伦.  双光路快速调谐脉冲CO2激光器 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0105001-0105001(6). doi: 10.3788/IRLA202049.0105001
    [6] 王鑫, 娄淑琴, 邢震.  空芯光子带隙光纤的损耗特性 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 103-108. doi: 10.3788/IRLA201948.S218001
    [7] 黄婷, 缪存孝, 万双爱, 田晓倩, 李瑞, 叶建川.  基于LabVIEW的Xe核自旋横向弛豫时间自动测试系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1013005-1013005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1013005
    [8] 刘超, 张雯, 董明利, 娄小平, 祝连庆.  CO2激光刻写长周期光纤光栅与光纤MZ结构的双参数传感特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 922001-0922001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0922001
    [9] 李营营, 江志坤, 王安琪.  用于稳定激光功率的数字控制系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 406004-0406004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0406004
    [10] 杨英, 冯庆.  锐钛矿型TiO2(101)面吸附CO2分子的光学气敏传感机理 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2116-2121.
    [11] 邸志刚, 贾春荣, 姚建铨, 陆颖.  基于银纳米颗粒的HCPCFSERS传感系统优化设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1317-1322.
    [12] 卢发铭, 张盛, 夏元钦, 陈德应.  双色飞秒强激光作用下的CO2分子高次谐波 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 77-80.
    [13] 郭士亮, 黄惠, 童凯, 王志斌, 胡春海, 李志全.  高双折射双芯光子晶体光纤偏振分束器 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1863-1868.
    [14] 冯睿娟, 娄淑琴, 鹿文亮, 王鑫.  超短双芯光子晶体光纤偏光分束器 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 506-510.
    [15] 明安杰, 谭振新, 吴健, 赵敏, 欧文, 陈大鹏.  基于虚拟仪器的多通道MEMS 加速度计自动化测试系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1955-1959.
    [16] 李彦, 孙彦凤, 宋镜明, 姜漫.  空芯光子晶体光纤磁敏感性研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4051-4055.
    [17] 汤伟, 邵俊峰, 赵帅, 王挺峰, 郭劲.  高重频CO2激光对Hg0.826Cd0.174Te晶体的损伤 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2663-2668.
    [18] 姜可, 谢冀江, 张来明, 骆聪.  CO2激光差频GaSe晶体产生太赫兹波的数值计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1223-1227.
    [19] 张来线, 孙华燕, 樊桂花, 赵延仲, 郑勇辉.  基于LabVIEW的高性能激光主动探测控制与处理系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3239-3244.
    [20] 姜庆辉, 邱跃洪, 文延, 汪欢, 许维星.  AOTF偏振光谱成像数据采集系统设计 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 218-222.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-05
  • 修回日期:  2018-07-03
  • 刊出日期:  2018-11-25

基于LabVIEW的空芯光子晶体光纤CO2气体检测系统

doi: 10.3788/IRLA201847.1117002
    作者简介:

    吕淑媛(1976-),女,副教授,博士,主要从事微光学陀螺和光子晶体波导方面的研究。Email:1159955131@qq.com

    通讯作者: 杜绍勇(1983-),男,硕士,主要从事光电传感、测量与检测方面的研究。Email:36425420@qq.com
基金项目:

陕西省教育厅专项科研计划(15JK1681)

  • 中图分类号: TP212

摘要: 为了实现全光纤型高灵敏度气体在线检测系统,以空芯光子晶体光纤为传感气室,利用CO2气体分子在1 572.48 nm附近吸收谱以及虚拟仪器LabVIEW平台搭建了双光路差分CO2气体近红外检测实验系统。实验中所用空芯光子晶体光纤长度为1.8 m,通过对其两端同时充气,提高了系统响应速度,0.1 MPa下充气过程仅需100 s左右。以标准浓度CO2气体对该系统进行了标定,并对浓度2%、5%、10%和100%的CO2气体进行了测量,结果表明100 min内浓度检测相对误差不超过2%,标准差最大3.32%。气体吸收光程为1.8 m,系统检测灵敏度达到5.981 810-5 W/ppm。

English Abstract

参考文献 (13)

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