基于激光激发声表面波新型气体传感器的研究

第34卷第4期 光电工程V ol.34, No.4 2007年4月Opto-Electronic Engineering April, 2007文章编号：1003-501X(2007)04-0132-04

基于激光激发声表面波新型气体传感器的研究

姜超，刘光达

( 吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林长春 130061 )

摘要：提出了一种利用激光激发声表面波，通过气体吸附性薄膜对被测气体进行检测的传感原理。激光在覆有选

择性气体吸附膜的铝块表面激发出声表面波，后者沿铝块表面传播。在吸附性薄膜与被测气体发生反应后，声表

面波的强度被改变；然后利用PMT(光电倍增管)，通过单芯光纤耦合的反射式光束偏转法探测由半导体激光器发

出的探测光束，所检测的光强的变化反映了被检测气体的浓度，从而实现被测气体的浓度测量。

关键词：声表面波(SAW)；吸附性膜；气体传感器；光偏转法

中图分类号：TB57 文献标识码：A

Gas sensor based on detecting the SAW generated by laser

JIANG Chao，LIU Guang-da

( College of Instrumentation and Electrical Engineering, Jilin University, Changchun 130061, China )

Abstract:A new gas sensor was developed based on detecting the Surface Acoustic Wave (SAW) generated by laser and adsorptive film. The SAW pulses were generated on the sample of aluminum plate being covered with adsorptive film, and then spread along the surface of the sample of aluminum plate. With the result of the reaction of the absorptive film and the gas, the amplitude of the SAW was reduced accordingly. As a result, the gas concentration can be detected by using the optical beam deflection technique with a single fiber.

Key words: Surface acoustic wave; Adsorptive film; Gas sensor; Optical beam deflection technique

引 言

随着工业化的进程和人们生活水平的提高，空气质量成为人们日益关注的问题，气体传感器也因此成为倍受人们关注的研究课题。在众多的气体传感器中，SAW气体传感器的开发和应用受到了广泛的关注并获得了长足的进步。

传统的SAW气体传感器大多是采用金属叉指换能器(Inter-digital Transducer，IDT)制成的。激光超声检测技术，以其非接触和适合运动检测等显著优点，已成为无损检测领域中的一种重要技术和手段[1]。

在此，结合传统SAW气体传感器的吸附性薄膜与气体作用的原理与激光超声检测技术，我们提出一种新的气体传感器原理。采用激光在覆有吸附性薄膜的金属表面激发出声表面波，并用单芯光纤耦合的反射式光束偏转法在薄膜处对所激发声表面波进行探测，进而准确检测出环境中被测气体的浓度。

此气体传感器的优点在于采用光学方法来检测由激光激发的声脉冲，不仅非接触，而且也为气体监测提供了一种新的途径。

1 激光激发声表面波新型气体传感器原理

检测装置原理图如图1。

瑞利波是由Nd:YAG激光器来激发，波长1.06μm，脉宽30ns，单脉冲的能量可以达到70mJ，激光脉

收稿日期：2006-05-20；收到修改稿日期：2006-07-28

作者简介：姜超(1982-)，男(汉族)，江苏淮安人，硕士生，研究方向为测试计量技术及仪器。E-mail: jackson_jlu@https://www.wendangku.net/doc/cf938657.html,

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