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利用氢气和空气在传声速度和声阻抗方面有明显差异的特性,例如:氢气中的声速是空气中的4倍,声阻抗为空气中的1/4。通过测量光声池工作在一阶共振模式下的波导CO2激光激励的光声信号共振频率在不同氢气浓度时的共振频率移动,对氢气浓度进行了测量研究。 利用在红外波段有较强吸收的乙烯标准气（1.02ppm乙烯,其余为氮气）作为载气,在其中加入不同浓度的氢气,测量氢气浓度不同时波导CO2激光光声光谱仪的光声池共振频率移动来测量混合气体中的氢气浓度,得到氢气浓度测量灵敏极限为216.6ppm,而且线性和动态范围与理论分析结果基本符合。通过对实验结果分析发现,引起实验和理论差异的主要原因是环境温度漂移对测量的影响。 为了研究温度漂移对测量的影响和进行温度补偿实验,设计了一个由压电陶瓷片产生声信号和麦克风测量声信号,带有温度监测的声腔,根据腔内混合气体中氢气浓度不同时引起气体声速的改变,进而导致声波相位的变化进行了理论计算和实验测量,定量给出了温度漂移对测量的影响。在测量过程中同时监测声腔内的温度,利用温度对测量的影响对氢气浓度为0ppm和250ppm的混合气体,温度变化2℃范围内的测量结果进行实时校正,得到温度校正后的相位标准差分别为0.0825°和0.1210°,为降低环境温度漂移对测量的影响提供了一种有效手段。实验结果表明,经过温度校正后,温度漂移对氢气浓度测量的影响得到有效的抑制,通过相位标准差的计算得出在环境温度变化2℃范围内氢气浓度的最高检测灵敏度为57ppm。 氢气浓度的在线测量技术在工业中有着广泛的应用,本文的氢气浓度检测技术为氢气浓度在线测量的实际应用奠定了基础。