光声光谱技术在SF_6分解产物中的应用研究_刘添天
光声光谱的原理与应用
光声光谱的原理与应用1. 光声光谱的基本原理光声光谱（Photoacoustic Spectroscopy，简称PAS）是一种利用光声效应来研究材料的物理性质和化学反应的技术。
它结合了光学和声学的优点，通过测量由光热效应引起的声波信号的特性来分析物质的组成、结构和浓度。
光声光谱的基本原理如下：•光吸收：当物质被激发后，吸收入射光的能量。
•光热效应：吸收的光能被转化为热能，导致物质温度升高。
•热膨胀：高温下，物质体积膨胀，产生声波。
•声波检测：使用超声传感器等装置检测物质产生的声波信号。
•光声信号分析：对声波信号进行分析，得到有关物质的信息。
2. 光声光谱的应用领域光声光谱的独特优势使得它在许多领域得到广泛应用。
以下是几个典型的应用领域：2.1 医学领域•生物组织成像：光声光谱可用于非侵入性的生物组织成像，以获得组织的形态、功能和代谢信息。
•肿瘤检测：通过对肿瘤组织的光声信号进行分析，可以实现肿瘤的早期检测和定位。
•药物递送：光声光谱可以用于监测药物在生物体内的分布和释放过程，提高药物递送的精确性和效率。
2.2 环境监测•大气污染监测：光声光谱可以用于监测大气中有害气体的浓度和分布，为环境保护提供重要依据。
•水质分析：利用光声光谱可以检测水中有机物和无机物的浓度，帮助保护水资源。
2.3 材料科学•光声检测：光声光谱可用于材料的表征和质量检测，如薄膜的厚度测量、光学透明度的测定等。
•光声显微镜：通过结合光学显微镜和光声技术，可以观察材料微观结构和性质。
3. 光声光谱的优势光声光谱相比于传统的光谱分析方法具有以下几个优势：•高灵敏度：光声效应可以将光能转化为声波信号，提高了信号的检测灵敏度。
•非侵入性：光声光谱无需对物质进行特殊处理，可以对生物组织等敏感样品进行非侵入性测试。
•多参数分析：光声光谱可以同时获得物质的光学和声学信息，能够提供更多的参数用于分析。
•宽波长范围：光声光谱可以在紫外、可见、近红外等波段进行光学激发，适用于多种物质的分析。
光声光谱微量气体检测技术及其应用研究共3篇
光声光谱微量气体检测技术及其应用研究共3篇光声光谱微量气体检测技术及其应用研究1光声光谱微量气体检测技术及其应用研究在各种工业生产和科学研究中，微量气体检测技术变得越来越重要。
然而，传统的检测方法通常需要大型仪器和昂贵的操作费用，这极大地限制了其实际应用。
光声光谱技术因其快速，准确，非侵入性和高灵敏度而备受关注，尤其是在微量气体检测中的应用。
本文将阐述光声光谱技术的原理及其应用研究成果。
光声光谱技术简介光声光谱技术是一种新兴的检测技术，结合了光学和声学的优势，通过激光光束的吸收和散射声波的检测来实现气体分子的检测。
当一束激光穿过待测气体时，光子会和气体分子发生相互作用，产生吸收的效应，从而激发声波信号。
检测的声波信号可以被转化为数值信号分析和研究。
由于气体分子的吸收光谱与其分子构型和化学组成有关，因此，可以通过测量吸收光谱的波长和强度来鉴定待测气体分子，进而实现其检测。
光声光谱技术的应用大气环境监测：空气中存在的微量气体成分是影响大气环境质量的重要因素。
传统的大气环境监测方法通常需要收集样品后带回实验室进行分析，无法实现在线监测。
而光声光谱技术可以在现场对空气中的微量气体，如二氧化碳和甲醛等进行在线监测。
韩国科技大学研究发现，利用光声光谱技术可以在空气中检测到ppm级别的甲醛浓度，这与传统的红外吸收光谱相比具有更高的检测灵敏度。
生物医学检测：在生物医学领域，研究人员一直在寻找一种高灵敏度、快速、非侵入性检测微量分子的方法。
光声光谱技术可以通过检测人体呼出气体中携带的微量气体，如一氧化氮和碳氢化合物等，来辅助疾病诊断。
研究人员利用光声光谱技术检测呼出气体中的一氧化氮和乙醇等，可以实现对肝癌和乳腺癌的早期诊断。
食品安全检测：光声光谱技术也可以用于食品安全检测。
例如，在辣椒果实中，甲醛、乙醛和丙酮等有毒化学物质的含量可能会超过安全标准。
研究人员可以利用光声光谱技术检测出这些化学物质，以确保食品的安全性。
光声光谱技术在化学测量中的应用
光声光谱技术在化学测量中的应用随着科技的不断进步和发展，光声光谱技术作为一种新型的非侵入性测量技术，逐渐成为许多领域中的研究热点。
光声光谱技术结合了光学和声学的优势，具有高灵敏度、高分辨率和无损测量等优点。
本文将重点探讨光声光谱技术在化学测量中的应用。
一、光声光谱技术的原理光声光谱技术基于光声效应，即光能被吸收后转化为声能。
当样品被激光照射后，光学吸收引起的热扩散将产生声波信号，并通过传感器检测。
根据声波信号的特点，可以获得样品的吸光度和光学性质等信息。
光声光谱技术具有高灵敏度和光谱分辨率高的特点，可以实现对样品中微量物质的非侵入性测量。
二、光声光谱技术在化学分析中的应用1. 化学物质的定性与定量分析光声光谱技术可以准确测量样品中的吸光度，并由此推断出样品中存在的化学物质。
通过与标准样品比对，可以实现对未知物质的定性分析，并根据吸光度的大小实现对物质浓度的定量测量。
这种非侵入性的测量方法在化学分析领域具有巨大的潜力，可以广泛应用于药物分析、环境监测等领域。
2. 化学反应的研究光声光谱技术可以实时监测化学反应过程中的变化，通过测量样品中光声信号的强度和频率，可以获得反应速率、反应动力学等相关信息。
相比传统的光学方法，光声光谱技术对样品的要求更低，不受光学吸收和散射的影响，能够更准确地反映化学反应的实际情况。
3. 化学成像分析光声光谱技术结合成像技术，可以实现对样品内部结构的成像分析。
通过对不同位置的声波信号进行解析和处理，可以重构出样品的三维图像，进而实现对化学成分和形态结构的研究。
这种高分辨率的成像分析方法在材料科学、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
4. 无损深层测量光声光谱技术具有光学深层探测的优点，可以准确测量样品内部的化学组分和光学性质。
相比传统的表面测量方法，光声光谱技术能够实现对样品内部细微结构和特性的无损测量，为化学研究提供了更多的可能性。
三、光声光谱技术面临的挑战与发展方向尽管光声光谱技术在化学测量中的应用前景广阔，但仍面临一些挑战。
电力变压器的光声光谱油色谱在线监测
摘要：本文介绍了电力变压器光声光谱和油色谱两种在线监测技术原理，并介绍了这两种在线监测技术相关的诊断方法，关键词：变压器油色谱光声光谱在线监测0引言变压器是电网系统的核心设备之一，它的运行状态对系统安全具有重要影响。
随着对变压器运行维护要求的不断提高，变压器故障在线诊断技术的研究工作得到了越来越多的关注。
近年来，随着电力变压器在线监测技术得到迅速发展，加上计算机技术和通信技术使得电力变压器检测数据可以及时的处理与传输，并得到实时的运行状态数据，令在线监测技术成功应用于实际的工程中去。
然而，由于检测技术尚有一定的局限性，以及电力变压器内部故障存在的复杂性，当前应用中的在线监测系统的可靠性和稳定性仍显不足。
本文着重分析了电力变压器的光声光谱和油色谱在线监测技术，阐述了两种技术的原理，以及相应的诊断方法等。
1两种在线监测技术原理变压器是电力系统中的重要设备之一，其安全运行状态直接关系到系统的安全稳定。
油浸电力变压器在正常运行中和发生故障后，在热、电的作用下，其绝缘油及有机绝缘材料会分解出H2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2，CO和CO2等气体，这些气体可用于判断故障类型及故障部位。
对特定油中溶解气体进行定性定量分析，可以直观、高效地预判出电力变压器的潜伏故障。
1.1电力变压器光声光谱在线监测原理1.1.1光声光谱技术光声光谱(Photo-acoustic spectrometry) 技术是基于光声效应来检测吸收物体积分数的一种光谱技术。
该技术的优势为：①可实现非接触性检测，对气体无消耗；②无需分离气体，不同气体的成分和含量可直接通过光谱分析确定；③各器件的性能稳定，可实现在长期使用中免维护；④能够对气体吸收光能的大小进行直接测量，且比傅里叶红外光谱技术灵敏度更高；⑤测量的精度高，范围广，同时检测速度快,具有重复性和再现性。
一般情况下，多数气体分子的无辐射跃迁主要处于红外波段，因而光声光谱技术对气体的定性定量分析，是通过对气体对相应于特征吸收峰的特定波长红外光的吸收量的测量来实现的。
光声光谱发展现状
光声光谱发展现状光声光谱是一种结合了光学和声学的技术，它利用光声效应来实现物质的光、声之间的相互作用，可以用于研究物质的结构和性质。
光声光谱发展至今已经取得了许多重要的进展。
光声光谱最早可以追溯到19世纪，当时科学家们发现，在照射物质的光线被吸收后，物质会发出声音，这就是光声效应。
后来，人们发现光声效应不仅与物质的吸收有关，还与物质的热传导等方面有关。
因此，光声光谱被广泛应用于各个领域，如材料科学、化学、生物医学等。
近年来，光声光谱在纳米材料研究方面取得了重要进展。
纳米材料具有独特的物理和化学性质，但由于其尺寸小于光学波长，难以用传统的光学技术进行研究。
而光声光谱可以通过测量纳米材料吸收光的声音来研究其光学性质，从而为纳米材料的设计和应用提供重要的参考。
另外，光声光谱也被广泛应用于生物医学领域。
通过测量生物组织吸收光的声音，可以实现对生物组织结构和功能的非侵入性检测。
这对于早期肿瘤等疾病的诊断具有重要的意义，并且可以提高传统医学诊断方法的准确性和可靠性。
除了在基础科学研究方面的应用外，光声光谱还被广泛应用于工业检测和环境监测。
光声光谱可以实现对材料的缺陷和污染物的检测，有助于提高产品质量和生产效率。
同时，光声光谱还可以用于监测大气污染和水质污染等环境问题，为环境保护工作提供重要的科学依据。
然而，光声光谱在实际应用中仍然存在一些问题。
首先，光声信号的产生和检测技术还不够成熟，限制了光声光谱的灵敏度和分辨率。
其次，光声光谱需要对物质的光学和声学性质有较深入的了解，这对于一些复杂的物质来说是一个挑战。
此外，光声光谱的设备和技术成本较高，限制了其在一些领域的应用。
综上所述，光声光谱作为一种新兴的交叉学科技术，在纳米材料研究、生物医学以及工业检测和环境监测等方面取得了重要的进展。
虽然目前还存在一些技术和应用上的问题，但随着科学技术的发展和突破，相信光声光谱会在更多的领域发挥其独特的优势，为科学研究和应用创新提供更多的可能。
光声光谱技术在电气设备SF_6气体检测中的应用
备 绝缘 油 中气体 组分 含量 的测 定 。 同样 是对 气体 进行 检
测 ， 么应 用 光声 光谱 技 术对 ｓ 气 体 进行 检 测 也应 该 那
有 着 良好 的应用 前景 。
３１ 水 分含量 测试 ．
电力设备 内的水分主要来源有：①充入 的 ｓ 气体
本 身含 有 的水分 ； 设备 制造 、 ⑦ 安装 过程 中带入 的水 分 ； ③ 设 备 出现 渗 漏所 入 侵 的 水分 。如 果 设备 内 的水 分 过
含量 成正 比， 而完成 对该气 体 的定 量过程 。 从
在特 定的 红外特 征吸 收频率 下 ， 对气 体样 品的检 测灵 敏 度可 以达 到亚 ｐ ｂ级 ，已经接近 理论 上 的检测 极 限 ， ｐ 是 对 气体 进行检测 最灵敏 的技 术之一 。 哈工大 的王书 涛 如 等 人 已经 成功 将光 声 光谱 法 和光 纤相 位 传感 技 术 相结
量 快 的速度 进行 ， 以降低 光声 池 的池壁 材料 对 气样 中水
分 的吸 附所 带来 的影 响。 相对 于 露点 法和 阻 容法 ，使用 光 声光 谱 法测 试 Ｓ 气 体 中的 水分 不容 易 出现检 测 器被污 染 的 问题 ， 不会 也 由于外 界温 度 变化 的 影响 ，产 生测试 范 围 降低 的问题 。
如图 １ 示 ， 所 光源 产 生的 宽带入射 光经 抛物 镜聚 焦 后 ， 以恒 定 速率 转 动 的调制 光 盘进 行 频率 调 制 ， 过 被 通 转动 滤光 盘片选 定某 个滤 光片 ，对入 射光 线进行过 滤 ，
让 与某 种分 子 的特 征 吸收 频 率一 致 的光 线透 过 并进 入
大程 度 上 能体 现 并影 响所 在 电 力设 备 的运 行状 态 。所
光声光谱的物理学研究和应用
光声光谱的物理学研究和应用光声光谱是一种非常有用的技术，可以用于研究物质的结构和化学成分。
本文将介绍光声光谱的基本原理、实验方法和应用领域。
一、光声光谱的基本原理光声光谱是一种通过光声效应研究物质的结构和化学成分的技术。
在这个过程中，物质被激发产生声波，这些声波被测量并用于确定物质的光学和声学特性。
光声效应是指当物质被短脉冲激发时，吸收能量并产生声波的现象。
这种效应是由于光的吸收和热膨胀引起的。
在光声光谱中，使用激光作为光源，将其聚焦到样品表面，产生短脉冲。
这些光脉冲被吸收并转化为声波，然后被传播到样品内部。
这些声波与样品内部的分子相互作用，并产生其他声波，这些声波可以被测量。
通过对这些声波的测量，可以确定样品的光学和声学特性，从而确定其化学成分和结构。
二、光声光谱的实验方法在进行光声光谱实验时，需要一个光源、一个样品和一个声音传感器。
以下是一个基本的实验流程：准备样品：将要研究的物质准备好，并将其放置在一个透明的容器中。
调整激光：将激光聚焦在样品表面上，并调整其功率和脉冲宽度。
产生声波：激光短脉冲会被样品吸收，并转化为声波。
这些声波会传播到样品内部，并与分子相互作用。
检测声波：通过声音传感器检测产生的声波，并记录其幅度和频率。
分析结果：通过对记录的声波数据进行分析，可以确定样品的光学和声学特性，从而确定其化学成分和结构。
三、光声光谱的应用领域光声光谱是一种非常有用的技术，可以用于研究各种不同类型的物质。
以下是一些光声光谱的应用领域：医学诊断：光声光谱可以用于医一半，接下来是：医学诊断光声光谱可以用于医学诊断，例如用于检测肿瘤和其他疾病。
通过对组织和细胞的光声光谱进行分析，可以确定其化学成分和结构，从而确定其是否异常。
这种技术还可以用于生物分子的研究，例如酶和蛋白质的研究。
材料研究光声光谱可以用于材料研究，例如用于研究纳米材料和表面性质。
通过对材料的光声光谱进行分析，可以确定其化学成分和结构，从而确定其性质。
H_(2)S及CO的近红外波段光声光谱检测技术
H 2S 及CO 的近红外波段光声光谱检测技术张晓星1，2，陈振伟1，程宏图1，张引2，唐炬1，肖淞1（1.武汉大学电气与自动化学院，湖北武汉430072；2.湖北工业大学电气与电子工程学院，湖北武汉430068）摘要：SF 6常用于电力设备内部充当绝缘介质，在SF 6绝缘设备内部出现过热或局部放电时，进一步反应后还会出现SO 2、SOF 2、SO 2F 2、H 2S 、CO 等分解产物。
本研究基于光声光谱检测技术对H 2S 、CO 进行定量测量，从理论出发对影响光声信号的因素进行探讨，搭建光声光谱试验平台，根据气体的光声效应对气体进行光声光谱检测。
通过选择合适的气体吸收谱线作为特征谱线进行检测，避免其他组分气体存在潜在的交叉干扰。
根据HITRAN 仿真结果，选定的H 2S 气体特征谱线为6336.6cm -1，CO 气体特征谱线为6380.3cm -1。
结果表明：所测气体CO 、H 2S 的气体浓度与净光声信号幅值之间的线性度非常高，即通过测量气体光声信号值可精确反演计算出气体浓度。
在SF 6作为背景气体情况下，CO 检测下限为9.88×10-6，H 2S 检测下限为1.75×10-6。
关键词：气体近红外吸收；光声光谱；痕量气体检测；SF 6分解组分中图分类号：TM213文献标志码：A文章编号：1009-9239（2021）04-0095-07DOI :10.16790/ki.1009-9239.im.2021.04.016Near Infrared Photoacoustic Spectrum Detection Technology ofH 2S and COZHANG Xiaoxing 1,2,CHEN Zhenwei 1,CHENG Hongtu 1,ZHANG Yin 2,TANG Ju 1,XIAO Song 1(1.School of Electrical Engineering and Automation,Wuhan University,Wuhan 430072,China;2.Schoolof Electrical and Electronic Engineering,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China )Abstract :SF 6is often used in GIE as an insulating medium,it will decompose when overheating or appearing partial discharge inside GIE,the decomposition products,such as SO 2,SOF 2,SO 2F 2,H 2S,and CO will produce after further reaction.In this paper,the components H 2S and CO were quantitatively measured by photoacoustic spectroscopy detection technology,and the factors affecting photoacoustic signal were discussed theoretically.A photoacoustic spectrum experiment platform was built,and the gas was measured quantitatively based on the photoacoustic effect.Appropriate gas absorption lines were chosen as characteristic spectrum line to avoid the potential cross-interference of other gas components.According to the results of HITRAN simulation,the characteristic spectrum line of H 2S was chosen as 6336.6cm -1,and the characteristic spectrum line of CO was chosen as 6380.3cm -1.The results show that the linearity between the gas concentration of CO and H 2S and the amplitude of pure photoacoustic signal is extremely high,which suggests that the gas concentration can be accurately calculated through the measurement of photoacoustic signal value of gas.With the background gas of SF 6,the lower limit of detection for CO is 9.88×10-6,and the lower limit of detection for H 2S is 1.75×10-6.Key words:near infrared absorption of gas;photoacoustic spectrum;trace gas detection;SF 6decomposition com ‐ponents引言六氟化硫（SF 6）由于其优良的电气绝缘强度和良好的灭弧性能而常被用作高压电气设备的绝缘介质。
药物分析中的光声光谱技术研究进展
药物分析中的光声光谱技术研究进展光声光谱技术是一种结合光学和声学原理的新型分析技术，其在药物分析领域的应用正逐渐展现出巨大潜力。
本文将对药物分析中光声光谱技术的研究进展进行综述。
一、光声光谱技术的原理光声光谱技术利用激光的光热效应和声波的传播特性，通过测量产生的声波信号来获得样品的信息。
其原理是当样品受到激光脉冲的照射后，由于光热效应使得样品产生瞬时温升，导致样品热膨胀和声波的形成，进而产生可测量的声信号。
通过分析声波信号的特征参数，可以得到样品的物理和化学信息，如浓度、组成、药物释放等。
二、药物分析中的光声光谱技术应用2.1 药物成分分析光声光谱技术可以用于药物的成分分析。
例如，通过测量样品的光声光谱信号，可以判断药物中的化学成分和结构特征，实现药物成分的快速鉴定和定量分析。
这在药物质量控制和仿制药研发中具有重要意义。
2.2 药物释放行为研究药物的释放行为对于药物治疗效果的评估十分重要。
光声光谱技术可监测药物在体内和体外的释放过程，并通过分析光声光谱信号的变化，研究药物的释放速率、机制和影响因素。
这为药物的控释系统设计和药物疗效评价提供了有力支持。
2.3 药物代谢与转运研究药物代谢与转运对于药物的活性和毒性有着重要的影响。
光声光谱技术可用于研究药物在生物体内的代谢和转运过程，通过监测药物的光声光谱信号，揭示药物的代谢途径和动力学特征。
这对于药物的剂型设计和药物代谢动力学的研究具有重要意义。
三、光声光谱技术的优势与挑战3.1 优势光声光谱技术具有非侵入性、高灵敏度、高选择性和快速检测的优势。
它可以用于不同样品的分析，如固体、液体和生物组织等，且对样品的形态和透明度要求较低。
同时，其灵敏度高，可以实现对微量样品的检测。
此外，由于光声光谱技术融合了光学和声学的特点，可以得到丰富的信息，进而提高药物分析的准确性和可靠性。
3.2 挑战光声光谱技术在药物分析中仍面临一些挑战。
首先，光声光谱技术的成像分辨率需要进一步提高，以满足对微小细胞和微创伤等细节的观察。
光声光谱技术在变压器油中气体在线监测中的现场应用
光声光谱技术在变压器油中气体在线监测中的现场应用发布时间：2022-02-15T08:53:50.234Z 来源：《电力设备》2021年第12期作者：刘丽荣[导读] 介绍了光声光谱检测技术原理，提出了基于光声光谱原理的变压器油中溶解气体在线监测系统典型结构，经现场实际应用验证，与传统气相色谱在线监测相比精确度高，维护量少，系统运行稳定，具有广阔的应用前景。
（广东电网有限责任公司东莞供电局 523000）摘要：介绍了光声光谱检测技术原理，提出了基于光声光谱原理的变压器油中溶解气体在线监测系统典型结构，经现场实际应用验证，与传统气相色谱在线监测相比精确度高，维护量少，系统运行稳定，具有广阔的应用前景。
关键词：光声光谱监测技术、在线监测系统、气体组分Field Application of Photoacoustic Spectroscopy Technology in On-line Monitoring of Gas in Transformer Oil Abstract：this article introduces the principle of photoacoustic spectroscopy detection technology, and proposes a typical structure of an online monitoring system for dissolved gases in transformer oil based on the principle of photoacousticspectroscopy. It has been verified by field applications and has higher accuracy and less maintenance than traditional gas chromatography online monitoring. The system runs stably and has broad application prospects.Key words：photoacoustic Spectroscopy Monitoring Technology,online monitoring system,gas composition0引言油中溶解气体分析（DGA）技术是基于油中溶解气体组分与内部故障类型、故障性质、故障程度的对应关系，根据气体的组分和各种气体含量判断变压器内部有无异常情况，以诊断其故障类型、部位、严重程度和发展趋势，对变压器故障进行早期和实时的诊断识别非常有效，方便用于在线监测。
光声光谱气体分析原理及应用优势有哪些？
光声光谱气体分析原理及应用优势有哪些？光声光谱气体分析是一种基于光声效应的无损检测技术，广泛应用于环境监测、工业过程控制、医疗诊断等领域。
下面将介绍气体分析的原理及其在不同领域中的应用，以帮助读者更好地了解和应用这一先进技术。
一、气体分析原理1、光声效应：当物质吸收光能时，会产生温度变化，进而引起声音的产生。
这种声音信号的特征与被测气体的吸收特性相关。
2、光声谱学：通过对样品照射激光脉冲，利用被测气体的吸收特性引起的声信号变化，进而获得气体的光声光谱图像。
3、数据分析：通过对光声光谱图像的处理和分析，提取出目标气体的吸收峰信息，并进一步计算出气体浓度。
二、光声光谱气体分析的应用1、环境监测：气体分析可用于监测大气中的各种有害气体，如二氧化碳、一氧化碳、甲醛等。
这对于环境保护和空气质量改善具有重要意义。
2、工业过程控制：在化工、石油等工业生产过程中，气体分析可用于实时监测与控制生产过程中产生的有害气体，以确保工作场所的安全性。
3、医疗诊断：气体分析可用于医学领域，例如检测呼出气体中的代谢产物，为疾病的早期诊断提供便捷、无创的方法。
4、食品安全：通过气体分析，可以检测食品中的有害气体，如苯并芘等致癌物质，以确保食品安全和消费者健康。
5、科学研究：气体分析可应用于材料科学、能源研究等领域，帮助研究人员了解材料的光学特性和反应机理。
三、气体分析的优势1、高灵敏度：气体分析可以检测极低浓度的气体，对于微量有害气体的检测具有较高的灵敏度。
2、高选择性：通过选择适当的激光源和探测器，气体分析可以实现对多种气体的选择性检测。
3、非破坏性：气体分析不需要样品接触传感器，对被测样品不产生破坏，保持样品的完整性。
4、实时性：气体分析具有快速响应的特点，能够在实时监测系统中提供及时准确的气体浓度数据。
5、多元分析：通过对光声光谱图像的多元分析，可以同时提取多个气体成分的浓度信息，实现多组分气体的定量分析。
光声光谱气体分析技术以其高灵敏度、高选择性、非破坏性和实时性等优势，在环境监测、工业过程控制、医疗诊断等领域中得到广泛应用。
光声光谱发展现状
光声光谱发展现状
近年来，光声光谱技术取得了重大的发展和突破。
光声光谱是一种结合了光学和声学的非破坏性分析技术，利用激光光源照射样品，通过样品的吸收和热胀效应产生的声波信号来获取样品的信息。
由于其具有高灵敏度、高分辨率、非接触和无损的特点，被广泛应用于生物医学、材料科学和环境监测等领域。
在生物医学领域，光声光谱技术被广泛应用于肿瘤治疗和早期诊断，其可以通过检测肿瘤组织的光学特性和组织形态来评估治疗效果。
与传统的影像学方法相比，光声光谱具有更高的分辨率和更好的深度穿透能力，可以提供更准确的肿瘤定位和监测。
在材料科学领域，光声光谱可以用于表征材料的光学特性和声学特性，例如光学缺陷、载流子复合和声波传播速度等。
通过对材料的光声信号进行分析，可以了解材料的结构和性能，有助于材料的设计和开发。
同时，光声光谱还可以用于材料的质量检测和品质控制，提高产品的可靠性和稳定性。
在环境监测领域，光声光谱可以检测大气污染物和水污染物。
通过测量样品的吸收光谱和声波信号，可以确定污染物的种类和浓度，为环境保护和治理提供数据支持。
与传统的分析方法相比，光声光谱具有操作简便、快速响应和高灵敏度的优势，可以实时监测和评估环境污染。
虽然光声光谱技术在多个领域取得了显著的进展，但仍然存在一些挑战和局限。
例如，处理庞大的光声光谱数据需要高效的
算法和计算能力；对复杂样品的分析和解释需要深入的物理和化学知识；设备的成本和稳定性也需要进一步改进。
因此，未来需要进一步的研究和发展，以进一步推动光声光谱技术的应用。
中国物理学会发光分会第十五届会员代表大会会议纪要
1882发光学报第 44 卷中国物理学会发光分会第十五届会员代表大会会议纪要中国物理学会发光分会第十五届会员代表大会于2023年9月23日在河北省唐山市召开。
发光分会上届主任申德振代表第十四届委员会（2019—2023年）做了工作报告。
秘书长刘可为就发光分会第十五届委员会30名委员候选人的酝酿、产生和确定过程做了详细介绍。
参加第十五届发光分会会员代表大会的代表以无记名投票方式选举产生了第十五届委员会委员，共30人（名单附后）。
与会代表们对成功承办第十六届全国发光学学术会议的北京交通大学物理科学与工程学院、发光与光信息技术教育部重点实验室和北京交通大学唐山研究院表示了衷心的感谢。
在过去的四年里，中国物理学会发光分会坚持跟踪发光学学术前沿及发光学应用的产业化进程，促进了我国发光学基础研究的发展和技术创新的进步，积极开展了广泛的学术和技术交流活动。
克服新冠疫情干扰，发光分会先后成功主办了“第十九届国际发光会议”“第十九届Ⅱ⁃Ⅵ族化合物及相关材料国际学术会议”两次国际学术会议，以及“第十六届全国发光学学术会议”“第八届和第九届全国掺杂纳米材料发光性质学术会议”“第十一届全国有机发光和光电性质学术会议”“第十届和第十一届全国稀土发光材料学术研讨会”6次系列全国学术会议。
这些会议都体现了如下的特点：1. 参会人员众多，且从事相关研究的科研工作者广泛分布于全国的各大高校、科研院所以及企业等单位，已成为我国发光学未来发展的新起点和风向标；2. 来自中国澳门、中国台湾以及世界各地的代表积极参加发光分会主办的系列学术会议，已成为国际学术同行交流的平台。
发光分会的另一项重要工作是指导办好发光分会的学术会刊《发光学报》。
在第十四届委员会工作的4年中，在依托单位中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的大力支持下，《发光学报》加强了宣传和管理，积极扩大稿源，学术水平和影响力不断提高，已经成为深受我国发光学领域研究人员喜爱和重视的学术期刊，最新核心版影响因子为1.081，近十年来首次突破1.0，在国内41种中英文物理学类期刊中排名第8位，在中文期刊中排名第3位。
光声光谱技术[发明专利]
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〔19〕中华人民共和国专利局〔12〕发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1032587A〔43〕公开日1989年4月26日[21]申请号88101586.5[22]申请日88.3.3[30]优先权[32]87.03.03 [33]AU [31]69660/87[32]87.12.29 [33]AU [31]PI6115[71]申请人伊丽莎白·梅·道林地址澳大利亚珀斯[72]发明人伊丽莎白·梅·道林 [74]专利代理机构中国专利代理有限公司代理人肖掬昌 叶凯东[51]Int.CI 4G01N 21/00A61B 5/14权利要求书 6 页 说明书 19 页 附图 4 页[54]发明名称光声光谱技术[57]摘要一个用光声光谱技术检测和测量样品中物质浓度的装置和方法，把选择的几个离散频率的光直接照射到样品上，然后检测该样品的声频响应。
这些频率根据被检测物质的光声光谱来选择，以使该物质同其它物质区别开。
控制激光器使其发射脉冲光，而用压电传感器检测声频响应。
用几个激光器或一个频率可调的激光器，基本上同时发射这些脉冲，得到多个频率的光。
本装置和方法特别适于在体内检测物质的存在，其结构适于病人穿戴和检测体外物质。
88101586.5权 利 要 求 书第1/6页1、一个测量人体体液中物质浓度的装置，其特征在于，为了使该装置满足在体内进行测量的需要，该装置包括一个向被检测人体发射光的光源(6、54、74)和一个用光声光谱技术检测一个测量所述物质浓度的人体的声频响应的声频检测器(7、56、76)。
2、根据权利要求1的装置，其特征在于，光源（6、54、74）适合于发射至少一组离散频率中的一个频率，该组离散频率根据被检测物质的光声光谱来确定。
3、根据权利要求2的装置，其特征在于，光源（6、54、74）适合于发射该组离散频率中的每个频率和为了使光源基本上同时发射脉冲光，通过电路（8）去控制光源。
光声光谱技术在气体检测中的应用
光声光谱气体检测原理
当气体吸收频率为ν的光子后,部分气体分子会从基态E0跃迁到激发态 E1。处于激发态的分子与处于基态的同类分子相碰撞,吸收的能量经无 辐射弛豫过程转变为碰撞分子之间的平移动能,即加热。如果气体密闭 于光声腔中,激励光源受到谐振频率ω的调制,那么加热过程将周期地 变化。根据气体热力学定律,周期性的温度变化将产生同周期的压力信 号。假设这种跃迁-弛豫过程处于非饱和状态,光声腔为圆柱形结构,光 强度的调制频率等于光声腔的某一阶谐振频率ωj,则光声信号可以表示 为
A j j NA n rE jV 'Q jj 1VP j*rIr, jd V（1）
光声信号Aj(ωj)和气体的浓度成唯一确定的关系，通过检测Aj(ωj)就可以
测量气体的分子浓度N。
一种基于光声光谱技术的光纤气体传感器
一种基于光声光谱技术的光纤气体传感器
激励光源选用染料激光器
基于半导体激光器的乙炔气体光声光谱检测
光声信号与激光频率和乙炔浓度之间的关系
实验室采用计算机自动配气 系统，用高纯氮稀释，可实现对 不同低浓度C2H2 标准气体的制备。 调节激光器电流为45.30 mA，功 率为13.7mW，并调节激光器温 控电阻，使其辐射波长为 1520.09 nm;调节并保持斩波器 的斩波频率为1442 Hz； 大气压0.1 MPa；设置锁相放大器的积分时间为1 s；然后对不同低浓度 C2H2 气体的光声信号进行测量，实验结果如图8 所示：光声信号与 C2H2 浓度遵循线性关系，用一元线性回归方法拟和实验结果，拟和优 度为R2=0.9971
基于半导体激光器的乙炔气体光声光谱检测
光声信号与激光频率和乙炔浓度之间的关系
由图7 可见，当激光器输出功率 为3~14 mW时，光声信号随激光功 率以线性规律变化，用一元线性回 归方法拟和实验结果，拟和优度 R2 =0.9987。由于光声效应的产生 是因为气体分子无辐射弛豫将吸收 的光能转变为热能， 气体浓度一定时，可被激发的气体分子数有限，因此，当激光输出功 率增大到一定数值时，光声信号的变化将不再随功率线性增大，而是 呈现饱和。
暗适应叶光诱导期间出现的光声瞬态研究初报
暗适应叶光诱导期间出现的光声瞬态研究初报
聂琴;樊大勇
【期刊名称】《中国农学通报》
【年(卷),期】2006(22)5
【摘要】利用光声光谱技术可以精确研究暗适应叶在光诱导期间出现的放氧动态、光热动态、能量储存动态。
用光声光谱技术测量了在非胁迫条件以及高CO2下暗适应叶在光诱导期间出现的光声动态,包括放氧动态,气体吸收动态,光热动态和能量储藏动态。
研究发现放氧动态与叶绿素荧光曲线有一定关系。
第一个放氧峰可能反映PSII的电子传递的瓶颈现象。
一开始出现的能量储藏极小值可能反映了诱导期
间PSI的环式电子传递或非线性电子传递。
诱导期间高浓度CO2诱导产生巨大的气体吸收信号,可能各种类型的Mehler反应是其中的原因之一,另一个原因是CO2的迅速液化。
【总页数】6页(P228-233)
【关键词】光诱导过程;光声光谱技术;放氧动态;光热动态
【作者】聂琴;樊大勇
【作者单位】吉首大学城乡资源与规划学院;中国科学院植物研究所数量植被生态
学重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】Q945.11
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5.植物暗适应叶的放氧动力学(Ⅰ)——光声放氧动力学 [J], 樊大勇;高荣孚
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３２
卷 年 ９
第
５
期 量
子
电
子
学
报 Ｖ
ｏ ｌ ３ ２ Ｎｏ ５
．
． ．
２０１ ５
月 Ｃ ＨＩ Ｎ Ｅ Ｓ Ｅ Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ Ｑ ＵＡ Ｎ Ｔ Ｕ Ｍ Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ ＲＯ Ｎ Ｉ Ｃ Ｓ Ｓ ｅｐ
２ ０ １ ５
ＤＯ Ｉ
：
１ ０ ３ ９ ６９
８ｅ ＂
ｉ ［
检测 原 理如 图
所示
。
ｒ ａｄ ｉ ａ ｔｉ ｏｎ
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．
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，
Ａ ｐｏ ｒ ｔａ ｂ
ｌ
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ｈ ｏｔ ｏ ａｃ ｏｕｓ ｔ ｉｃ
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ｓ
ｐ ｅｃ ｔ ｒ ｏｓ ｃｏ ｐ ｙｓ ｙｓ
ｌｉ
ｔｅ ｍ
Ｔ ｒ ａ ｎｓ ｐ ｏ ｒ ｔ Ｘ
，
ｗ
ｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａｎ ｄ ｅｔ ｅｃ ｔ ａ ｓ ｅ ｒｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｄ Ｇ Ａ ＳＦ
摘
要
：
介 绍 了 光 声光 谱 技 术 的 基 本原 理 采 用 英 国 凯 尔 曼
，
Ｋｅ
（
ｌ
ｎ ａｎ） ｒ
有 限公 司 研发 的 便 携 式 变 压器 油 中 故 障
，
气 体 及 微水 检测 装 置
Ｉ Ｖａ ｎｓ ｐ ｏ ｒｔ
－
Ｘ
对
Ｓ Ｆ６
分解产 物 中 的
滤 光片
Ｋｅ
ｌ
，
ＣＯ
和
Ｓ
０２
进行了 检测
６ ｄ ｅｃ ｏｍ ｐ
ｌ ｄｂ ｌ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃｔ ｓ ｄ ｅ ｖｅ ｏｐ ｅ ｙ Ｋ ｅ ｍ ａ ｎ Ｃ ｏｍ
ｐ ａ ｎｙ ｗ ａ ｓ ａｐ ｐ
，
ｅ ｄ ｔ ｏ ｄｅ ｔ ｅ ｃｔ
Ｃ Ｏ ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ２ ｏ ｆ
ｒ
ｏ ｓｉｔ ｉ ｏｎ Ｔ ｈ ｅ ｆ ｉｌ ｔｅ ｒ ｏ ｆ Ｓ Ｏ ２ ｗ ａｓ ｓｅ ｌ ｅｃ ｔ ｅ ｄ ａ ｃ ｃｏｒ ｄ ｉｎ ｇ ｔｏ
．
ｔ ｈｅ
Ｈ Ｉ ＴＲＡＮ ２ ０ ０４ ｄ ａ ｔａ ｂａｓ ｅ ａｓ ａ
ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏｆ ｔ ｈｅ ｉ ｎｃ ａ
ｐａ ｂ
ｌ
ｅ ｏｆ ｄ ｅ ｔｅｃ ｔ ｉ ｎ
ｇ Ｓ Ｏ ２ ｏ ｆ Ｔｒ ａｎ ｓ ｐ ｏｒ ｔ
－
Ｘ Ｏ ｎｅ ｏ ｆ
．
ｔ ｌｉ ｅ ｆ ｉｌ ｔ ｅ ｒｓ
动
。
引 起 气 体 局 部 压力 变 化
，
从 而 在 光声 池 中 产 生周 期性 压 力 波
探 测 到 的 电 庄 信 号被 送 至 信 号处理
１
通 过 在 光 声 池 两 侧 安装微 音 器
，
，
就可 以 探 测 到 该微 小 的 压 力 波 动
。
，
部 分 进行 处 理
进 而 得到 对应 样品 中 所含特 征 气 体 的 浓 度
一
种 光 谱 检测 技 术
。
入 射 光 脉 冲 以 调 制 频 率反 复 激 发 光 声 池 中 对 应
；
的气 体 分子
，
受 激 的 气 体分 子通 过辐 射或 无辐 射 的 方式 退 激 并 回 到 基 态
，
对 于 无 辐 射 弛 豫过 程
，
密 封在 光
声 池 中 的 气 体 的 吸 收能 最 终 转化 为 分 子动 能
．
ｐｐ ｍ
。
关键词
光 谱学
：
；
ＳＦ ６
分 解 产物
；
光 声信 号
：
；
气 体 绝 缘 金属 封 闭 开关
Ａ 文 章编号
：
中 图 分 类号
０ ４３ ３ 文
献 标识 码
１
００ ７ ５ ４ ６ １
－
（
２０ １ ５
）
０５
－
０５ ２ ５ ０ ６
－
Ａ ｐｐ
ｌ ｉ
ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ａｃ ｏ ｕ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｐ ｅｃ ｔ ｒｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ
ｈ ａｖ ｅ ａ ｐ ｅｒ ｆｅｃ ｔ
ｌｉ
ｎ ｅ ａｒ ｒ ｅ ｌａ ｔｉ ｏｎ ｓｈ ｉ ｐ ａｎ ｄ ｔｈｅ ｄｅ ｔｅ ｃ ｔ ｉｏ ｎ ｌｉ ｍ ｉｔ ｆｏｒ ＣＯ ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ２ ａ ｘｅ ４ ０６ ３ ｐ ｐ ｍ ａｎ ｄ ９ ５ ４０ ｐｐｍ
ｉｔ
ｕｔｅ
Ｓ ｔ ａｔ ｅ Ｇ ｒｉ ｄ
Ｈｅ
ｆｅｉ
２ ３０ ０ ２２
，
Ｃｈ
ｉ
ｎａ ）
Ａ ｂｓ ｔｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈｅ ｂａ ｓ
：
ｃ
ｒ ｐ
ｉ
ｎ ｃ ｉｐ ｌｅ ｓ ｏｆ ｐｈｏ ｔ ｏａ ｃ ｏｕ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｐ ｅｃ ｔｒ ｏ ｓｃ ｏ ｐｙ ｗ ｅ ｒｅ ｉ ｎｔ ｒｏ ｄ ｕ ｃｅ ｄ
１
引
言
，
随着 电 力 工业 的 发展
油设备
，
气 体 绝 缘 金属 封 闭 开关
（
Ｇ ａｓ
ｉ
ｎｓ ｕ ｌ ａ ｔｅ ｄ ｓｗ ｉ ｔ ｃｈｇｅ ａｒ
，
ＧＩ Ｓ
、
对 电 力 系 统 的 安全 稳 定 和 经济 送行 起 到 了 重 要 的 作 用
，
。
ｏｆ Ｋ ｅ ｌｍ ａｎ ｗ ａｓ ｒ ｅｐ ｌ ａｃｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅｗ ｓ ｅｌ ｅｃ ｔｅ ｄ Ｓ Ｏ
ｉｌｔ ２ｆ
ｅｒ Ｃａ ｌｉｂ ｒ ａｔ ｉｏ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅｒ ｉｍ ｅｎｔ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉｆ ｆｅ ｒ ｅ ｎｔｃ ｏ ｎｃｅ ｎｔ ｒ ａｔ ｉｏ ｎｓ
，
建 立起
ＰＤ
气 体分 解 组分 的 关联 关 系
：
，
进而 判 断
、
ＰＤ
产 生 的 原 因 以 及危 险 程 度
［
目 前检测
Ｓ Ｆ６
气 体分 解 组分 的 方法 主 要 有
一
气 相色 谱法
检测 管法 和 红 外 吸 收 光谱法 等
７ ８
，
］
，
尽管 各
，
有各的优点
，
但 均存 在
些 不足
来 实 现对
Ｓ０
２
气体 的 检 测
，
。
对不 同浓度 的
和
Ｓ〇
２
和
Ｓ０２
气 体进 行 了 标 定 结 果 表 明 光 声 信 号 与 待 测 气 体 浓 度 之 间 具 有 良 好 的 线性关 系
．
ＣＯ
气 体 的 最低 检 测 限 分别 达 到 了 ４
：
０ ６３
ｐｐ
ｍ
和
９ ５ ４ ０
目
。
例如
：
适 用 于 实 验 室 的 气 相色 谱 法 在检 测过 程 中 需 要 清洗 和 重新 校 准
３ 斤６
不 适 用 于 连 续 在 线检 测 等较 少 的 组 分
，
；
前 国 内 外实 用 的 检 测 管 法在 检 测
；
气 体分 解 组分 时
，
，
只 能检测
ＨＦ
、
Ｓ ０２
不适 用 于 在 线 检 测
等 组 分产 生
。
初 步研 究 表 明
，
不 同 绝 缘缺 陷 类 型 下 的
４
［
造成 的
Ｓ Ｆ６
ＳＦ ６
分解
产 物 在 种类
、
含量
、
生成 速 率 和 比 例 关 系 方 面 都 存 在 着不 同 之 处 与
ＳＦ ６
？
６
］ ，
因 此 可 以 通 过检 测
局部 放 电 分
。
解 组分
Ｔｔ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ
－
，
因 而 反 射 和 散射 光 影 响 较
所 以 可 以 获 得 很 高的 灵敏 度
。
英国
Ｋ ｅｌ ｍ ａｎ
公 司 研制 的
ＣＯ
ｍ
、
Ｘ
型 便 携 式 检测 装 置是 用 来 检 测 变
、
压 器 油 中 故 障 气 体 以 及 微水 含量 的 叭 可 以 检 测
、
，
所 以 分 解 产 生 的 低硫 氟化 物 会 和 微 量 的
Ｓ ＯＦ ４
、
０２
和 Ｈ
２
发 生 复杂 的
，
化 学反 应
＇
生成
Ｃ０ ２
Ｓ０ ２
Ｓ ＯＦ ２
Ｓ ０ ２Ｆ ２
、
ＨＦ
、
ＳＦ ４
等 组分
，
如 果 故 障 发 生 在 固 体 绝缘 附近
ＰＤ
还
会有
ＣＯ
、
、
ＣＦ ４
和
Ｓ ｉ Ｆ４
，
是
一
种 惰性 气 体
，
正 常 情况 下 化 学性 质 稳 定
？
难 以 分解
，
具 有 良 好 的 稳 定 性和 电 气 性 能
，