在智能制造领域，气体化学成分检测至关重要。我国电力、环保、石化、核能等行业对气体检测需求迫切，但传统光学气体检测方法存在诸多弊端。

例如传统的油色谱在线检测仪基于气相色谱技术，存在运行维护量巨大、长期运行费用高，且仪器长期运行稳定性和可靠性不足等问题。同时，国外长期垄断高精度光声光谱检测仪市场。

在此背景下，为了响应国内行业的迫切需求并打破国外的技术垄断，华中科技大学光电学院与湖北光谷实验室的双聘教授鲁平、司马朝坦团队，致力于高精度光声光谱检测仪的研发工作，并已取得显著突破，相关成果引起了市场的广泛关注。

光声光谱（PAS）技术是本检测仪的核心技术。其原理是：气体分子吸收特定波长光能量后从基态跃迁到激发态，随后通过无辐射跃迁回到基态并释放热能，致使气体局部温度升高、受热膨胀。当光被周期性调制时，气体体积和压强也会周期性变化，进而产生声波，通过探测声波大小就能反演出气体浓度信息。

此外，光声光谱技术也促进了吸收光谱（TDLAS） 相关技术发展，如改进型激光调控方法，以及先进滤波算法与神经网络拟合技术等，可降低检测误差、增加信噪比、提升稳定性等 。

采用先进的PAS 技术，变压器在线气体监测仪可实现烃类气体 0.5ppm、C₂H₂ 0.05ppm 的高精度检测，为精准分析提供可靠数据。

能够同时对多种气体成分进行测量，适应复杂多样的检测环境，满足多方面的检测需求。

与传统基于气相色谱技术的检测仪相比，无需频繁更换维护校准色谱柱、标气、载气等，极大地降低了运行维护工作量和长期运行成本。

集成式精密复合结构光声池、防油污高灵敏光学微音器、屏蔽恒温密封结构等设计，赋予仪器强大的抗干扰能力，减少误报和漏报，确保仪器长期稳定运行。

成功开发满足仪器国产化需求的红外光源、光声池、光声探测器等核心部件，实现全部自主可控，相关检测指标达到国际一流水平。

不改变现有硬件架构前提下，通过改进型软件调控和创新智能算法，检测误差降低 2 倍、SNR 增加 6 倍、提升稳定性20%。

在变压器油中气体检测、SF6 分解物检测方面发挥关键作用，为电力设备状态监测和故障预警提供核心数据，是保障电力系统安全稳定运行的重要工具。

可精准实现大气污染气体监测、温室气体监测，为环境保护和污染治理提供科学依据，助力环保事业发展。

能及时准确检测有毒有害、易燃易爆等气体泄漏，为预防安全事故提供可靠保障，守护石化行业安全生产。

用于危险气体浓度监测预警，对保障煤矿安全生产意义重大，为矿工生命安全保驾护航。

随着人们对居家环境质量和安全的重视程度不断提高，高精度光声光谱检测仪可应用于智慧居家场景。能够实时监测室内空气中的有毒有害气体，如一氧化碳、甲醛、VOC 等，还能对室内空气质量进行综合评估，一旦检测到气体浓度异常，及时发出警报，为居民创造一个健康、安全的居家环境。

高精度光声光谱检测仪在多个行业都面临着广阔的市场空间，未来随着技术的不断成熟和推广应用，有望在智能制造领域发挥更大的作用，创造巨大的经济和社会效益。

来源 | 光谷实验室

出品 | 武汉市科技创新局