激光技术在环境监测应用上有何优势？

9月19日，国家科技部根本性科学仪器设备研发专项——“面向简单工况的激光低温湿度传感器研制及产业化”项目启动仪式在北京开会。该项目专家组负责人、我国知名激光和非线性光学专家、中科院院士姚建铨教授在接管媒体专访时称，用激光对水气以及各种气体展开检测，可以说道是一项革命性的技术。那么，比起于传统、常规的测量方式，用激光展开低温湿度测量到底有何优势?激光测量气体技术，未来的应用于前景又如何？回应，姚建铨院士展开了涉及分析和讲解。

湿度测量的重要性据姚院士讲解，该研制项目的主要任务是研发面向简单工况条件下的激光低温湿度传感器。“这个项目是测量湿度的，也就是含水量。湿度对人类生活、工业生产、大气环保、科学研究、文物保护等各个领域里都至关重要。

”据他讲解，人类生产和生活很多方面都必不可少湿度测量，例如研究雾霾的构成及预防，湿度的测量就十分关键。在环保领域，废气气体的湿度测量直接影响到环保废气测算的准确性。

“工业锅炉废气的污染物浓度使用标准状态下干气取样体积计算出来。而干气取样体积测算又必须测量烟气湿度，因此烟气含湿量测量的准确性直接影响废气总量的计算出来准确度，影响国家环保指标考核。

”不仅环保领域，在工业生产领域中，对温度、压力、湿度等方面的测量也十分最重要的。姚院士讲解，工业生产领域可通过检测湿度调整工艺，提升反应效率，构建节能减排。

“比如化工领域氨气制备、天然气过渡计量与贸易承销等，还有航空航天军工领域的雷达定位、卫星导航系统等，都将湿度作为一个充份参数。”激光测湿度技术优势显著湿度测量如此最重要，但现有湿度测量方式却不存在很多弊端。姚院士讲解，常用湿度测试方法不存在不易过热、不精确、测试时间宽等缺点，如寒带球法、阻容法不受原理容许，不存在高湿测量不精确;冷凝法和重量法不存在测试时间宽，无法在线倒数监测的缺点。

使用非认识光学测量方法需要解决问题传统传感器问题，如非集中红外分析、紫外差分吸收光谱等，但不存在气体交叉阻碍等问题。此次启动的激光低温湿度传感器的研制，是基于TDLAS技术(可回声半导体激光吸收光谱技术的全称)来构建对湿度的测量。专访时，姚院士言简意赅地讲解了该项目运用的技术原理及优势。“用激光测量湿度这项技术，是基于气体的一个特性，也就是每种气体都会吸取特定波长的光这一基本特性。

通过激光太阳光气体，气体吸取对应波长使之强度消退，进而通过测量激光消退的程度观测出有气体浓度。”据姚院士讲解，用激光测湿气或其他气体，具备很多优点。首先，激光会影响被测气体的组分和形态;其次，它需要对危险性气体展开远程非接触式测量，确保测试人员安全性;再者，它的测量精度十分低，测量上限有可能超过PPM量级;第四，每种气体的监测对应特定激光波长，不不存在交叉阻碍，更容易检测混合气体中的特定成分;第五，传感器几乎使用光学结构，本质安全性，传感末端容易受到电磁辐射的阻碍，不产生火花;最后，激光的响应速度十分慢，可以超过毫秒量级。

姚院士明确提出，“特别是在是激光的反应速度，相比较于传统测量仪器响应速度快的问题，在实验室中使用激光检测甚至能超过毫秒、微秒量级，从这点上来说，这也是一项革命性的技术创新。”众所周知，湿度测量很多时候都正处于极端条件下，这减少了监测的可玩性，比如高温高压环境的湿度测量就是个难题。比起于传统常用测量方式，用于激光在高温条件下展开湿度测量，具备无交叉阻碍、测量范围大、精度高、动态测量的优势，可实现高温条件下的湿度动态监测。

“这个激光低温湿度传感器一旦研制成功，可提高我国湿度监测水平，提升环保废气测算准确性、减少工业过程废气。未来，这个技术还能延伸到对各种气体展开检测，应用于前景十分普遍!。

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