横河光谱分析仪助力MWIR光谱精密气体分析

3/29/2024，光纤在线讯，随着科技的不断进步，横河光谱分析仪以其卓越的技术性能，为气体检测领域带来了新突破。近日，光学技术供应商筱晓光子MicroPhotons成功运用横河光谱分析仪AQ6377,在开发高灵敏度气体检测领域取得了显著成果。

MicroPhotons的客户主要将设备运用于监测一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）和一氧化氮（NO）等污染气体的释放以及监测城市的空气质量等。为满足其多元化的测试需求，横河AQ6377另辟蹊径为其量身定制测量解决方案。

精密气体分析的挑战

气体吸收光谱法是一种基于中红外波段气体光学特性的测试技术，是通过多种气体分子吸收特定波长的光显示其测量属性。这种测量方法是在气体检测设备处安装一个激光器，将激光器于气体吸收光的波长处调至窄带宽，并选择特定气体作为参考值，然后按带宽进行光线发射，即可利用光功率的变化来检测和识别特定气体。比如，用户可选择将洁净空气中接收到的光功率设为参考值，并将检测设备放入含有一定量待测气体的污染空气等介质中进行测量，光发射后会被部分吸收且接收到的光功率将低于参考值。此时用户便可参考吸收峰值的变化准确识别特定气体。

然而，传统的气体吸收率检测技术需要使用液氮冷却发射器，不仅操作繁琐，而且效率低下。为提升检测效率，一种以超连续光谱光源取代超冷发射器的新型测量方式应运而生。这种测量方式可在室温状态下进行气体吸收测量，更加便捷直观。然而，这种新方式却对测量光谱特性的光谱分析仪（OSA）提出了极高的精度要求：需要被监测的气体在整个MWIR光谱（1.9μm到5.5μm）上都有吸收峰值。市面上多数用于通信系统设备的OSA无法以2μm的最长波长满足此类研发需求。面对这一挑战，横河公司的AQ6377凭借其高性能脱颖而出。在1.9μm至5.5μm范围内，AQ6377是唯一一款能够分析整个波长光谱的OSA。因此MicroPhotons选择横河公司的AQ6377作为气体检测和识别应用仪器。

应用实例
据MicroPhotons总经理王秀祥介绍，AQ6377 OSA对可调谐激光器和超连续光谱光源的发射进行了非常精确的测量，证明了仪器的高精度指标。在可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）应用中，AQ6377能够帮助MicroPhotons实现高精度表征激光发射波长，包括其边模抑制比。在使用2μm至4μm范围内的超连续光谱光源气体检测应用中，AQ6377也能为MicroPhotons实现所需的高测量精度。在测试吸收峰值范围为2.33μm（一氧化碳（CO））至5.26μm（一氧化氮（NO））的气体检测应用中，一台AQ6377即可精准完成测试，避免设置校准多台测量仪器的繁杂工作，其测试原理如图1所示。

图1：光谱分析仪在气体检测中的应用示意图

通过对比AQ6377的测量输出结果与SpectraPlot在线工具提供的数据，MicroPhotons惊喜地发现两者的数值非常接近（如图2所示），这一结果不仅证明了AQ6377在非常宽的测量带宽内具有极高精度和可重复性，也进一步坚定了MicroPhotons对横河光谱分析仪的信赖。

图2：使用AQ6377与SpectraPlot测量数据的对比图

此次合作的成功，不仅彰显了横河光谱分析仪在气体检测领域的卓越性能，也为筱晓光子MicroPhotons等光学技术供应商提供了强有力的技术支持。未来，双方将继续携手合作，共同推动气体检测技术的创新与发展。

光谱仪“新星”AQ6377
AQ6377是横河AQ6370系列OSA的最新版本，其波长覆盖范围扩展到1.9μm至5.5μm的MWIR区域。AQ6377的波长范围较长，是环境传感和医疗应用的理想之选。由于AQ6377单色镜具有清晰的光谱特性，因此可以有效分离相近的光谱信号，并执行精确测量；AQ6377的波长测量精度达到±0.5nm；动态范围50dB。

图3：横河光谱分析仪AQ6377

更多信息请参考：
Case_study_MicroPhotons_YOKOGAWA_v4_20240318.pdf

关于横河测量技术（上海）有限公司

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