中新网西安5月15日电 (记者 阿琳娜)记者今天从西安电子科技大学获悉，该校光电工程学院徐淮良教授团队刘丽娴副教授在高精度气体监测领域又有了新突破。他们从新型谐振腔设计、多模式复用和波形工程调制模式三方面入手，给这项技术注入了新的活力。有了这个技术的加持，以后的气体成分传感就能更快、更准、覆盖更广。刘丽娴说，“光声光谱气体监测”确实是一项非常厉害的技术。 一般来说，气体监测大多通过气相色谱和电化学这些方式进行。但这些方式用起来都不太顺手，成本高、可检测的气体也有限，使用寿命还短。怎么让设备成本降下来、更便携、准确度更高呢？这些问题一直困扰着刘丽娴。 这次刘丽娴就找到了突破口——用光来检测气体。大家都知道，每种气体都有自己特别的“喜好”，就是对某种光谱有特定反应。刘丽娴把这个特点叫做“指纹”式特性。只要选对了波段，光就能轻松探测各种气体。 把调制后的激光打到装有气体的光热池里，吸收了光的气体会发热产生声压变化。这时候电解麦克风就能把声信号变成电信号处理后显示出来。正是因为光和气的这种“一一对应”，我们这台仪器就能同时检测各种有机和无机气体。 光声光谱温室气体监测仪研发成功后，接下来就是解决小型化和高精度探测的难题了。刘丽娴指着实验台上一台约为1包A4纸大小的黑色仪器说：“我们研发了一个特别小的谐振腔，只有0.5毫升，相当于十滴水大小。这个腔体不仅能让设备微型化，还能做到低频调制、抗干扰。” 通过这个谐振腔设计出来的设备给很多医院带来了便利。刘丽娴举了个例子：医院做吸入式麻醉剂七氟烷监测时，“我们这台机子能更快发现病人呼出气体的变化。” 除了优化过程，刘丽娴还在源头做文章——量子级联激光器波长调制光声光谱技术研究。量子级联激光器是一种中红外半导体激光器，很多气体在这个波段有吸收带。 通过量子级联激光器把原始信号变大，后续研究就方便多了。不过在中精度探测时还得考虑成本问题，这时候更多用电力和光伏光源等形式。 为了满足更多室外场景的监测需求，设备要尽可能小、轻便易携带。一块A4纸大小的电路板解决了这个问题——这就是FPGA（现场可编程门阵列）。 基于FPGA构架的激光调控和光声信号锁相解调模块让刘丽娴做到了对气体全量程监测。这个“全量程”指的是用一台仪器就能从极低浓度到高浓度监测气体浓度高低。 不管是几万分之一还是100%浓度，这台机器都能应付自如。根据朗伯比尔定律，在FPGA基础上进行多物理场耦合就能自动识别浓度高低。 小、快、准、全——这是对目前这台“六边形战士”式的仪器最好的描述了。 但是刘丽娴并不满足于现状：“我们正在摸索与人工智能技术的结合”，不管是大数据辅助降干扰还是优化人机交互，“都希望能在这个赛道做到更好。”