甲烷气体的检测系统毕业设计
超声波甲烷浓度检测系统的设计
超声波甲烷浓度检测系统的设计
超声波甲烷浓度检测系统是一种用于测量环境中甲烷浓度的装置。
甲烷是一种常见的温室气体，对全球气候变化有着重要影响。
准确测量和监测甲烷浓度对于环境保护和气候变化研究非常重要。
超声波甲烷浓度检测系统由以下几个主要部分组成：超声波发射器、超声波接收器、信号处理模块和数据显示模块。
超声波发射器是用于发射超声波信号的装置。
它通常采用压电材料制成，当施加电压时，压电材料会发生形变，从而产生超声波信号。
使用超声波作为探测信号的好处是它们在大气中的传播速度快，且对环境影响较小。
信号处理模块是一个重要的组成部分，它负责对接收到的电压信号进行处理和分析。
它会对接收到的信号进行放大。
然后，它会将信号进行滤波，去除噪声和干扰，以保证测量的准确性。
接下来，它会将处理后的信号转换成相应的甲烷浓度数值，并将其传送给数据显示模块。
数据显示模块用于显示测量得到的甲烷浓度数值。
通常，它会配备一个液晶显示屏，可以实时显示甲烷浓度的变化。
它还可以和其他设备或系统进行数据传输，以便进一步数据分析和处理。
超声波甲烷浓度检测系统的设计需要注意以下几个关键问题。
选取适合的超声波发射器和接收器，以确保其具有合适的频率范围和灵敏度。
信号处理模块的设计需要充分考虑噪声和干扰的抑制，以保证测量的准确性和稳定性。
数据显示模块的设计应简洁明了，便于用户使用和操作。
超声波甲烷浓度检测系统的设计
超声波甲烷浓度检测系统的设计引言随着工业化进程的加速和人们对环境保护意识的提高，大气中的甲烷浓度检测变得越来越重要。
甲烷是一种常见的温室气体，对于地球的气候和环境产生了重要的影响。
对大气中甲烷浓度的监测和检测变得至关重要。
超声波甲烷浓度检测系统是一种高效、准确和安全的检测方法，本文将从系统的原理、设计要点和实现方法等方面进行详细介绍。
一、系统原理超声波甲烷浓度检测系统采用声音的传播特性来实现对甲烷浓度的检测。
其基本原理为：当超声波在介质中传播时，受到介质密度、声速等因素的影响，因此当超声波经过含有甲烷的介质时，其传播速度会产生变化。
系统通过测量超声波在空气和含有甲烷的介质中的传播时间差来确定甲烷的浓度。
具体原理如下：1. 传感器发送超声波，并记录其发送时刻；2. 超声波在空气中传播一段距离后，进入含有甲烷的介质中传播；3. 超声波在含有甲烷的介质中传播相同距离需要的时间；4. 根据传播时间差计算出介质中甲烷的浓度。
二、设计要点超声波甲烷浓度检测系统的设计需要考虑多个方面，包括传感器的选择、数据处理方法、系统的实时性等。
以下是设计要点的具体介绍：1. 传感器选择传感器是超声波甲烷浓度检测系统的核心部件，其性能直接影响系统的准确性和稳定性。
在选择传感器时，需要考虑其灵敏度、抗干扰能力、耐久性等因素。
一般来说，超声波传感器的工作频率应该能够覆盖常见的甲烷浓度范围，并且具有较高的精度和稳定性。
2. 数据处理方法超声波甲烷浓度检测系统采集到的数据需要进行有效的处理，以提取出需要的信息。
数据处理方法应当能够准确地计算出传播时间差，并将其转化为甲烷浓度值。
为了提高系统的实时性，数据处理方法应当具有较高的计算速度和处理能力。
3. 系统的实时性超声波甲烷浓度检测系统需要具有较高的实时性，以及能够在不同环境条件下稳定工作的能力。
在系统设计过程中需要考虑各种干扰因素，并通过合理的措施来提高系统的稳定性和鲁棒性。
三、实现方法超声波甲烷浓度检测系统的实现方法可以分为硬件设计和软件设计两个方面。
甲烷浓度监测系统的设计课程设计任务书(硬件)7
中北大学
课程设计说明书
学生姓名：
学号：
学院：
专业：电子信息工程
题目：专业综合实践之硬件部分：
甲烷浓度监测系统的设计
指导教师：张敏娟职称: 讲师
2013 年元月 6 日
中北大学
课程设计任务书
12/13 学年第一学期
学院：
专业：电子信息工程
学生姓名：
学号：
课程设计题目：专业综合实践之硬件部分：
甲烷浓度监测系统的设计
起迄日期：2013年1 月7 日～2013年 1 月18 日课程设计地点：无损楼201，510
指导教师：张敏娟
系主任：王浩全
下达任务书日期: 2013 年1月6日
设计说明书应包括以下主要内容：
（1）封面：课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间
（2）设计任务书
（3）目录
（4）设计方案简介
（5）系统设计条件及系统各功能部分的设计和说明
（6）系统的程序调试
（7）系统设计的结果（仿真、实验）
（8）设计评述,设计者对本设计的评述及通过设计的收获体会（9）参考文献。
超声波甲烷浓度检测系统的设计
超声波甲烷浓度检测系统的设计一、引言二、甲烷浓度检测原理甲烷是一种具有刺激性气味的无色、无味、易燃气体，其浓度越高，对人体和环境的危害就越大。
目前常用的甲烷检测方法有化学法、红外光谱法、微波法等，各种方法都有其适用的场景和局限性。
本文将采用超声波技术进行甲烷浓度检测。
超声波通过传感器发射出去，遇到目标后被反射回来，测量其传输时间和反射强度，通过计算超声波的传播速度，可以得到目标物体的距离和速度。
由于甲烷对超声波有较好的吸收和散射能力，因此可以通过侦测超声波的衰减和反射强度来推断出甲烷的浓度。
三、系统设计方案1. 系统结构本甲烷浓度检测系统由传感器、信号处理器、数据分析模块和显示模块组成。
传感器负责发射和接收超声波，信号处理器对传感器采集的信号进行处理和放大，数据分析模块对处理后的信号进行分析和计算，最终结果通过显示模块实时反馈给用户。
2. 传感器设计传感器是整个系统的核心部件，其性能直接影响到系统的检测精度和灵敏度。
传感器主要由发射器、接收器和信号处理单元组成。
发射器通过控制电路产生超声波并将其发射出去，接收器接收经过目标物体后的超声波，并将其转化为电信号传送给信号处理单元。
信号处理单元对接收的信号进行放大、滤波和模拟数字转换，最终得到目标物体对超声波的反射信息。
3. 信号处理器设计信号处理器是对传感器采集到的信号进行处理和放大的关键部件。
其主要功能包括对传感器信号进行模拟数字转换、滤波处理和放大增益等。
通过合理的信号处理算法，可以有效提高系统的灵敏度和抗干扰能力。
4. 数据分析模块数据分析模块主要负责对传感器采集到的信号进行分析和计算，根据传感器信号的衰减和反射强度，推断目标物体的距离和速度，并进一步计算出甲烷的浓度。
数据分析模块采用先进的信号处理算法和机器学习技术，提高系统的检测精度和响应速度。
5. 显示模块显示模块负责将检测结果实时反馈给用户，通常采用数码显示屏或者计算机软件界面进行显示。
超声波甲烷浓度检测系统的设计
超声波甲烷浓度检测系统的设计超声波甲烷浓度检测系统是一种能够快速、准确地检测出空气中甲烷浓度的仪器，被广泛应用于各类工业领域以及生活中的安全监测和环境监测等方面。
本文将介绍一种基于超声波原理的甲烷浓度检测系统的设计方案，该方案涵盖了硬件设计和软件实现两个方面。
一、硬件设计1.超声波传感器的选择超声波传感器的种类较多，作为本系统的核心部件，应选择具有较高灵敏度和稳定性的传感器。
本系统选择了一款工作频率为40kHz的超声波传感器。
2.信号放大电路的设计在超声波传感器接收信号后，需要对其进行放大处理以增强信号的稳定性和准确性。
本系统采用了基于LM324运放的放大电路，该电路具有较高的增益和低噪声等特点，并能够满足系统的需求。
3.数字信号处理的实现本系统采用了基于单片机的数字信号处理技术，通过单片机对信号进行处理，可以更方便地实现数据采集、计算和显示等功能。
本系统选用了STM32F103C8T6单片机，其性能强大、功耗低，适用于小型系统。
4.显示屏的设计本系统的数据显示通过LCD12864液晶显示屏实现，其具有字符和图形显示功能，能够实现对甲烷浓度数据的直观展示。
同时，为方便用户的使用和维护，本系统还增加了一组LED指示灯，可用于显示工作状态和报警提示等信息。
二、软件实现1.系统程序的编写本系统程序的编写采用了基于Keil、ST-Link和STM32CubeMX等软件的各种开发工具和配套组件，并结合了超声波原理和数字信号处理技术，实现了对甲烷浓度的实时监测和报警功能。
2.甲烷浓度计算方法的确定三、实验结果分析采用本系统对实验室中的甲烷气体进行浓度检测，结果显示系统可以准确地检测出甲烷浓度，并实现了自动报警和数据显示等功能，具有较高的实用性和安全性。
综上所述，基于超声波原理的甲烷浓度检测系统具有结构简单、功能实用等特点，可广泛应用于各类工业生产环境和生活领域，对保障人员安全和环境保护具有重要意义。
超声波甲烷浓度检测系统的设计
超声波甲烷浓度检测系统的设计随着生产生活中大量使用化石燃料，燃气泄漏成为了普遍存在的安全隐患。
甲烷是一种常见的燃气，甲烷泄漏会引起火灾、爆炸等严重后果，因此甲烷浓度检测尤为重要。
本文介绍一种基于超声波的甲烷浓度检测系统。
1. 甲烷浓度检测原理甲烷浓度检测可通过甲烷的吸收特性来实现。
光学吸收法、红外吸收法等是常见的甲烷浓度检测方法。
本系统采用超声波吸收法，即检测声波在甲烷中的传播特性，计算甲烷浓度值。
声波在空气中的速度是常数，而在气体中的速度随气体种类和浓度而变化。
当声波穿过甲烷中时，会因甲烷分子的吸收而使传播速度下降，产生声能损失。
声波的传播特性可用幅度衰减量和相位移动量来描述，幅度衰减量与浓度成正比，相位移动量与压力变化成正比，即与浓度平方根成正比。
2. 系统设计本系统的主要部分包括信号发生器、声波传感器、信号放大器、数字信号处理器、测量电路等。
信号发生器为方波发生器，频率为50kHz，产生一系列频率固定的声波。
声波传感器为压电传感器，将收到的压电信号转化为电信号输入信号放大器，增强信号强度。
信号放大器为工作在高放大倍数下的放大器，由于声波强度较弱，需要进行放大。
数字信号处理器主要用于处理放大后的信号和计算甲烷浓度。
通过计算声波信号在空气和甲烷中的经过时间差，计算甲烷浓度值。
其中，空气中声波传播速度已知，可按照标准值计算；甲烷浓度值则根据声波传播速度的改变量计算，由于传播速度的改变量与甲烷浓度成正比，因此可根据改变量计算浓度值。
测量电路主要用于测量传感器的输出电压，并将其转化为数字信号，输入数字信号处理器，完成浓度计算。
3. 系统测试为测试系统测量甲烷浓度的准确性，设计人员在实验室设置了甲烷气体箱，利用浓度计进行测量。
根据实验结果，测量值与标准值的误差在2%以内，达到了实验需求。
4. 系统应用该甲烷浓度检测系统可应用于工厂、地下矿井等场所，实现对甲烷泄漏的及时检测和预警，保障人员和设备的安全。
超声波甲烷浓度检测系统的设计
超声波甲烷浓度检测系统的设计摘要本文介绍了一种基于超声波技术的甲烷浓度检测系统的设计。
该系统利用超声波的传播速度和声阻抗随气体浓度变化的特性，通过检测超声波的传播时间和幅度来实现甲烷浓度的检测。
设计了硬件电路和软件算法，并进行了系统的测试和验证。
实验结果表明，该系统具有良好的稳定性和准确性，能够满足甲烷浓度检测的要求。
1.引言甲烷是一种常见的天然气，广泛应用于工业生产和民用生活中。
甲烷是一种高度可燃的气体，具有一定的安全隐患。
对甲烷浓度进行实时监测和检测显得尤为重要。
目前，常用的甲烷浓度检测方法包括化学传感器、红外传感器和紫外传感器等。
这些传感器存在着响应速度慢、易受环境干扰的缺点，且需要定期校准和更换。
研究一种基于超声波技术的甲烷浓度检测系统，具有重要的理论和应用价值。
2.系统结构2.1 系统原理超声波在气体中的传播速度c和气体的声阻抗Zs随气体浓度的变化遵循下式：c = (γR T/M)1/2Zs = ρcγ为大气常数，R为气体常数，T为气体的温度，M为气体的摩尔质量，ρ为气体的密度。
由于甲烷与空气的摩尔质量和密度的差异，导致了超声波在甲烷和空气中的传播速度和声阻抗的差异。
可以通过测量超声波在不同浓度的甲烷和空气中的传播时间和幅度，来实现甲烷浓度的检测。
2.2 系统硬件该系统的硬件电路主要包括超声波发射器、超声波接收器、微控制器和显示屏等组成。
超声波发射器用于发射超声波信号，超声波接收器用于接收超声波信号，微控制器用于控制超声波的发射和接收，并对接收到的超声波信号进行处理，显示屏用于显示甲烷浓度的数值。
2.3 系统软件该系统的软件算法主要包括超声波信号的发射和接收、传播时间和幅度的测量、甲烷浓度的计算和显示等功能。
通过对接收到的超声波信号进行处理，可以实现对甲烷浓度的实时监测。
3.系统设计与实现3.1 超声波信号的发射和接收系统首先通过微控制器来控制超声波发射器发射超声波信号，然后通过超声波接收器接收反射回来的超声波信号。
甲烷气体检测原理与设计
甲烷气体检测原理与设计甲烷气体检测原理与设计目录概述 (3)第一章国内外研究现状 (4)一、甲烷检测简介 (4)1.1半导体式气体传感器 (4)1.2催化燃烧式气体传感器 (5)1.3热传导式气体传感器 (6)1.4基于相干光干涉的气体传感器 (6)1.5光声气体检测 (7)1.6基于红外吸收的甲烷气体传感器 (7)二、检测仪表 (8)1.7便携式瓦斯检测仪表 (8)1.8瓦斯自动监测监控系统 (10)1.9光干涉甲烷检测仪 (11)1.10传统光干涉甲烷检测器的不足 (12)第二章瓦斯检测仪的研究与设计 (14)2.1研究的意义和主要工作 (14)2.1.1研究的意义 (14)2.1.2主要工作 (14)2.2瓦斯检测的原理 (18)2.2.1载体催化元件 (18)2.2.2传统的检测原理 (23)2.2.3传统检测原理存在的问题 (24)2.2.4开关式恒温瓦斯检测技术 (26)2.2.5杨氏干涉原理 (29)2.2.6薄膜干涉原理 (31)2.2.7嵌入式光干涉甲烷检测仪光学原理 (34)2.2.8嵌入式光干涉甲烷检测仪智能读数原理 (35)第三章瓦斯检测仪的硬件选型与设计 (38)3.1瓦斯检测仪的基本组成 (38)3.2本安仪表的基本设计要求 (39)3.3本系统采用的防爆措施 (39)3.4单片机的选型 (40)3.5元器件选型 (42)3.5.1A/D转换器.......................................................................................42 3.5.2通信芯片选型 (43)3.5.3蜂鸣器选型和遥控接收头选型 (44)3.6加热采样电路的设计 (45)3.7电源模块的设计 (49)3.8单机片辅助电路的设计 (51)3.9红外接收电路的设计 (52)3.10声光报警电路 (53)3.11显示电路 (53)3.12电流/频率输出电路 (54)3.13通信电路的设计 (56)3.14开关量输出电路 (56)第四章瓦斯检测仪软件设计 (59)5.1软件设计概述 (59)5.2红外遥控解码 (62)概述煤矿井下开采过程中，从煤岩体内油出的所有气体统称为矿井瓦斯。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章绪论1.1引言随着工农业现代化经济的发展，及时、准确地对易燃、易爆、有毒、有害气体进行监测预报和控制已成为当前煤炭、石油、化工、电力等部门急需解决的重要问题。
同时随着人们生活水平的提高，人类对生态环境净化的要求也越来越高，迫切要求监测监控易燃易爆和有毒有害气体，减少环境污染，确保身心健康。
因此研制气体传感系统是十分重要的，已成为当今传感技术发展领域的一个重要前沿课题。
过去研究开发的气体传感器主要用于家庭中常用的煤气、液化石油气、天然气以及矿井中瓦斯气体的检测和报警，并取得了很大的成就，基本满足了市场的需要。
进入90年代随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，对气体传感器的需求已有所不同。
同时，随着近年酸雨、温室效应、氧层破坏及环境污染等的频繁发生，严重影响了人类的健康和生存。
检测气体的种类由原来的还原性气体（如H2、CH4等）扩展到毒性气体(如CO、NO2、H2S、NH3等)以及食物相关的气体(如鱼、肉鲜度、醋酸乙脂等)1⎡⎤⎣⎦。
气体浓度的检测主要应用于以下几方面：1) 用于环境保护工业应用会排放大量废气产生有毒有害气体。
CO2的超标排放导致温室效应，使全球变暖，气候恶化，结果是冰川融化，陆地减少，山洪爆发造成洪涝灾害，农业病虫害更为严重；Flon(氟里昂) 制冷剂的泄漏对臭氧层破坏严重，致使人们暴露在太阳的强紫外线下，从而危害人们的健康；SO2、CO等氧化物则直接危机人民的健康和生命财产安全。
有毒有害气体检测的目的是为了帮助人们了解所处环境的安全状况，以便采取措施减少或消除这些气体的排放和泄漏。
(2) 防火防爆在存在可燃气体源的很多场所，经常因可燃气体大量泄漏引起不幸事故，例如社会生活与生产中存在的天然气（CH4）、煤气（CO）泄漏事故，矿井中瓦斯（CH3）爆炸事故等，给国民经济、人民生命安全造成巨大损害。
因此对这些气体检测的可靠性和实时性至关重要，一旦气体泄漏超过允许标准（爆炸下限）时，要及时报警，以便采取措施，防患于未然。
由于甲烷气体（CH4）是普通的液体燃料的主要成分，既是易燃易爆又有毒有害，最近研究表明它还与温室效应有关，其吸收红外线能力是二氧化碳的15～20倍，据整个温室效应贡献量的15%，因此把甲烷气体作为本文实验研究中的样气。
(3) 故障前兆气体的检测“障前兆气体”是指所检测气体的出现或浓度发生变化兆示着某种事故将要发生，且浓度变化越大，预示着事故越严重。
研究表明地球在形成过程中，其内部就贮存了一些气体，地球内部的活动会使其内部的气体沿其断层渗透出来。
目前世界上很多国家都通过检测这些微量气体的浓度来推测地球内部的活动，从而预测地震发生的可能性，这些气体有氡（Rn）、氦（He）、氢（H2）、汞（Hg）、二氧化碳（CO2）等；在电力工业中，大型变压器或其它充油高压电气设备在运行过程中，由于绝缘材料的老化以及局部放电和电能热损耗对绝缘材料的作用，变压器中就会产生多种气体，这些气体的各组分浓度与变压器等电气设备的运行状况以及它们的故障大小和位置具有明显的对应关系2⎡⎤⎣⎦；另外警察通过监测司机口中乙醇（Alcohol）的浓度也属于一种前兆检测。
要控制污染物的排放，满足人们对生存环境越来越高的要求，必须努力做到：(1)寻找污染小的能源；(2)实时监测污染物的浓度，作到有的放矢地控制污染物的排放。
因此研制一种能够实时监测、高灵敏度、高分辨率的气体浓度传感器不仅具有理论意义，更有服务国民经济，改善人民生活的现实意义。
1.2气体检测方法概述气体浓度检测方法很多，如化学法、气相色谱法和光谱法等这些方法，有的已经形成产品，应用在工农业生产中；有的还在科学研究和试验阶段。
为了研究高性能、更先进的气体传感器，有必要对各种气体检测方法作一一概述。
1.2.1化学气敏传感器化学气敏传感器的机理是敏感体和环境中的某种物质发生特定的物质交换从而导致敏感体电学性质的变化。
敏感体材料主要有电解质、半导体氧化物和高分子聚合物。
电学性质主要指电导率、晶振频率和电容。
敏感体和待测气体之间的作用主要是物理吸附和化学吸附，所谓物理吸附是指气体分子在敏感体表面因电负性引力亲和力而产生的吸附；化学吸附是指气体分子在敏感体表面产生一种氧化还原反应3⎡⎤⎣⎦。
化学气敏传感器具有结构简单、反应速度快、结构紧凑的特点。
但是，这种传感器也存在很多缺点：(1)交叉敏感，即敏感体对气体的选择性差；(2)输入输出之间呈现复杂的非线性关系，不利于数据处理；(3)稳定性差，化学传感器存在着温度适应性问题。
1.2.2气相色谱分析法气相色谱法是色谱法中的一种。
它分析的对象是气体和可挥发的物质。
气相色谱法实际上是一种物理分离的方法，基于不同物质物理化学性质的差异，在固体相(色谱柱)和流动相(载气)构成的两相体系中具有不同的分配系数(或吸附性能),当两相作相对运动时,被测物质随流动相一起迁移,并在两相间进行多次的分配,使得那些分配系数只有微小差别的物质,在迁移速度上产生了很大的差别,经过一段时间后,各组分之间达到了彼此的分离.被分离的物质顺序的通过检测装置.就可对其进行定性和定量分析4⎡⎤⎣⎦。
气相色谱法的优点是分离效能高。
另一个优点是选择性高，可以对同位素、空间异构体、光学异构体等进行有效的分离。
第三个优点是灵敏度高，10-ɡ。
可高达1110-~13虽然气相色谱法可检测的灵敏度比较高，但是气相色谱法的局限性主要表现：首先，在对被分离组分的定性工作上，如果没有标准样品供对照，那么定性方面将存在很多的困难；另外，这种方法很难做到在线检测，实时性差。
从取样到分析结果出来通常不能在同一天完成。
因此气相色谱法不适合实时监测大气中的污染气体。
1.2.3 光谱法光谱法可以分为荧光光谱法和光谱吸收法。
1) 荧光检测法一些气体分子吸收适当能量(光能、电能、化学能、生物能等)后，分子被激发到激发态。
激发态很不稳定，将很快衰变到基态。
激发态在返回基态时常常伴随光子的辐射，这种现象称为发光。
荧光属于分子的光致发光现象。
荧光可以由被测物质本身产生，也可由与其相互作用的荧光染料产生5⎡⎤⎣⎦。
被测气体的浓度与荧光辐射的强度成一定关系。
检测气体浓度时，使光源的强度和波长保持不变，对荧光辐射进行扫描，测得荧光辐射的强度，进而求出气体浓度。
另外，气体浓度和荧光寿命也有关系。
因此，可以通过测量荧光寿命检测气体浓度。
2) 光谱吸收检测法光谱吸光谱吸收法通过检测样气透射光强的变化来检测气体浓度。
每种气体分子都有自己的吸收谱，当光束照射气体时，与气体吸收谱重叠的部分将被气体吸收，使透射光强衰减。
气体吸收的光谱范围可划分为红外光谱吸收、可见光谱吸收和紫外光谱吸收。
1852年，Beer提出了透过气体的光强与气体浓度之间的关系，即I=I0exp(αLC )(1-1)式中I —光通过气体后的透射光强I0—入射到气体上的光强α—气体的吸收系数C —气体浓度L—光通过气体的长度式(1-1)称为Lambert-Beer定律，表明吸收度与吸收路径和气体浓度之间的关系。
光谱吸收法检测气体浓度具有灵敏度高的特点，但在一般情况下，测定的是透射光和入射光的比值，当测量非常弱的吸收时，透射信号几乎不衰减，可能造成相当大的误差。
如果用光纤传感器，存在着光源和光纤的耦合问题，光源功率不可能太大。
而且气体分子的吸收谱线和光纤低损耗传输窗口不可能完全重合，这不但限制了光源的选择，也使光纤气体传感器可测气体的种类大大减少。
所以，基于光谱吸收原理的光纤气体传感器在应用当中是有很多困难的。
1.2.4 气体光声光谱检测技术作为光谱吸收法有益和必要的补充，光声光谱法是通过检测气体吸收光能后产生的声压信号的大小来测量气体的浓度。
这种方法从发现到现在已经有一百多年的历史了，有很多自身的特点。
光声学和光声技术的应用发展如此迅速的原因是由它本身的特点所决定的。
光声检测与通常的光谱技术的主要区别在于，光声方法检测的光声信号是直接取决于物质吸收光能的大小，所以反射光、散射光等对光声检测的干扰很小。
对于弱吸收试样则可增大入射光功率，从而提高信噪比。
因此，它可以成功地用来检测各种试样，透明的或不透明的固体、液体、气体、粉末、胶体、晶体或非晶态等等。
1.3光声光谱技术的发展概况光声效应是1880年美国著名科学家Bell在固体中首先发现的。
光声光谱分析方法就是用一定频率的调制光照射密闭的物质组分，物质吸收光能后，有一部分能量转化为分子的平移动能，即分子热能，并以声压的形式表现出来，检测声压信号就可以对物质组分进行分析6⎡⎤⎣⎦。
继发现固体的光声效应之后，Bell及其同事以及著名科学家T yndall等在1881年各自独立地进行了气体和液体的光声试验，也都观察到了同样的效应。
但是，在此之后对这种效应的研究出现了几十年的停顿。
直到二十世纪四十年代，苏联学者Veingerov才开始重新研究该效应，他用一个绕有电热丝的炉子所产生的热辐射作为红外波段的激发源，研制出世界上第一台测量气体浓度的光声光谱装置，成功的测定了混合气体各成分的浓度7⎡⎤⎣⎦。
到了60 年代，由于高灵敏度的微音器和压电陶瓷检测器出现以及各种激光器的问世，光声光谱技术的检测灵敏度实现了一个飞跃。
1968 年Kerr 和Atwood首次报道了利用激光光声光谱法测量气体的弱吸收。
单色性好，强度高的激光光源的利用使得光声技术的发展向前跨进了一大步8⎡⎤⎣⎦。
1973年，美国Bell实验室的Robin等人受到Kreuzer工作的启示，将大功率氙灯作为光源，并与单色仪联用，测定了从紫外到可见光范围内的气体和固体的吸收光谱。
在这一阶段，美英日等国已先后有光声谱仪和热波显微镜产品问世9⎡⎤⎣⎦。
1980年，Gerlach和Amer根据共振式光声腔光声信号声波模式和光强耦合的特点，设计了一种以布鲁斯特角入射或无窗片的角向谐振光声腔，该结构不仅达到了较高的Q值，而且可以对流动式样进行检测10⎡⎤⎣⎦。
1990年，F.J.M.Harren和J.Reuss等人设计了一套光声系统，该系统在以空气为载体的条件下，对凋谢的兰花产生的乙烯的检测灵敏度达到20ppt11⎡⎤⎣⎦。
1997年，M.A.Gondal设计了一套用于远距离和实时检测空气污染物的光声系统。
该系统可以用来远距离检测汽车尾气中的污染物12⎡⎤⎣⎦。
在国内，光声技术也得到了飞速的发展。
1977年，北京大学应用光声技术开展了大气污染的检测工作；中国科学院长春应用化学研究所自1978年以来研制了两种用于气体和固体检测的光声谱仪；自从1979 年以来，中国科学院上海硅酸盐研究所、同济大学、南京大学、南开大学等二十多个单位相继开展了光声技术应用研究，研究对象包括半导体材料、无机极性材料、结构材料、有机物质、金属及医疗诊断等13⎡⎤⎣⎦。