基于计算流体动力学的光声流量传感器设计与实验验证

Mikael Lassen; David Balslev-Harder; Anders Brusch; Nikola Pelevic; Stefan Persijn; Jan C. Petersen

doi:10.1364/ao.57.000802

基于计算流体动力学的光声流量传感器设计与实验验证

仪器与探测器 2018-05-23 v1 流体动力学

作者: Mikael Lassen , David Balslev-Harder , Anders Brusch , Nikola Pelevic , Stefan Persijn , Jan C. Petersen

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摘要

本文展示了一种用于快速实时气体传感的光声(PA)传感器。该PA传感器是由现场可编程门阵列(FPGA)控制的独立系统。利用计算流体动力学(CFD)分析设计了具有抗流噪声能力的PA池。CFD分析的目的是研究并最小化气体分布和流噪声对PA信号的影响。通过在2950 cm $^{-1}$ (3.38 $\mu$ m)处用定制的中红外带间级联激光器(ICL)激发洁净空气中己烷(C $_6$ H $_{14}$ )和癸烷(C $_{10}$ H $_{22}$ )分子的分子C-H伸缩振动带,在不同流速下进行了PA测量。我们观测到在流速高达1.7 L/min的洁净空气中,己烷的(1 $\sigma$ ,标准差)灵敏度为0.4 $\pm0.1$ ppb (nmol/mol),对应于2.5 $\times 10^{-9}$ W cm $^{-1}$ Hz $^{-1/2}$ 的归一化噪声等效吸收(NNEA)系数,展示了高灵敏度和快速实时气体分析能力。对癸烷的阿伦方差分析表明,在最佳积分时间下检测限为0.25 ppbV (nmol/mol)。

关键词

光声传感器计算流体动力学抗流噪声气体传感实时分析带间级联激光器现场可编程门阵列

引用

@article{arxiv.1802.02879,
  title  = {Designing and experimental verification of a photoacoustic flow sensor using computational fluid dynamics},
  author = {Mikael Lassen and David Balslev-Harder and Anders Brusch and Nikola Pelevic and Stefan Persijn and Jan C. Petersen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1802.02879},
  year   = {2018}
}

备注

6 pages, 5 figures

基于计算流体动力学的光声流量传感器设计与实验验证

摘要

关键词

引用

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