9月19日，國家科技部重大科學(xué)儀器設備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項——“面向復雜工況的激光高溫濕度傳感器研制及產(chǎn)業(yè)化”項目啟動(dòng)儀式在北京召開(kāi)。該項目專(zhuān)家組負責人、我國著(zhù)名激光和非線(xiàn)性光學(xué)專(zhuān)家、中科院院士姚建銓教授在接收媒體采訪(fǎng)時(shí)稱(chēng)，用激光對水氣以及各種氣體進(jìn)行檢測，可以說(shuō)是一項革命性的技術(shù)。
那么，相比于傳統、常規的測量方式，用激光進(jìn)行高溫濕度測量究竟有何優(yōu)勢?激光測量氣體技術(shù)，未來(lái)的應用前景又如何？對此，姚建銓院士進(jìn)行了相關(guān)分析和介紹。

　
   濕度測量的重要性
   據姚院士介紹，該研制項目的主要任務(wù)是研發(fā)面向復雜工況條件下的激光高溫濕度傳感器�！斑@個(gè)項目是測濕度的，也就是含水量。濕度對人類(lèi)生活、工業(yè)生產(chǎn)、大氣環(huán)保、科學(xué)研究、文物保護等各個(gè)領(lǐng)域里都至關(guān)重要�！睋�他介紹，人類(lèi)生產(chǎn)和生活很多方面都離不開(kāi)濕度測量，例如研究霧霾的形成及防治，濕度的測量就非常關(guān)鍵。在環(huán)保領(lǐng)域，排放氣體的濕度測量直接影響到環(huán)保排放測算的準確性�！肮�業(yè)鍋爐排放的污染物濃度采用標準狀態(tài)下干氣采樣體積計算。而干氣采樣體積測算又需要測量煙氣濕度，因此煙氣含濕量測量的準確性直接影響排放總量的計算準確度，影響國家環(huán)保指標考核�！�
   不僅環(huán)保領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，對溫度、壓力、濕度等方面的測量也非常重要的。姚院士介紹，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域可通過(guò)檢測濕度調整工藝，提高反應效率，實(shí)現節能減排�！氨热缁�工領(lǐng)域氨氣合成、天然氣交接計量與貿易結算等，還有航空航天軍工領(lǐng)域的雷達定位、衛星導航等，都將濕度作為一個(gè)充分參數�！�
    激光測濕度 技術(shù)優(yōu)勢明顯
    濕度測量如此重要，但現有濕度測量方式卻存在很多弊端。
    姚院士介紹，常用濕度測試方法存在易失效、不準確、測試時(shí)間長(cháng)等缺點(diǎn)，如干濕球法、阻容法受原理限制，存在高濕測量不準確;冷凝法和重量法存在測試時(shí)間長(cháng)，不能在線(xiàn)連續監測的缺點(diǎn)。采用非接觸光學(xué)測量方法能夠解決傳統傳感器問(wèn)題，如非分散紅外分析、紫外差分吸收光譜等，但存在氣體交叉干擾等問(wèn)題。
    此次啟動(dòng)的激光高溫濕度傳感器的研制，是基于TDLAS技術(shù)(可調諧半導體激光吸收光譜技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng))來(lái)實(shí)現對濕度的測量。采訪(fǎng)時(shí)，姚院士言簡(jiǎn)意賅地介紹了該項目運用的技術(shù)原理及優(yōu)勢�！坝眉す鉁y量濕度這項技術(shù)，是基于氣體的一個(gè)特性，也就是每種氣體都會(huì )吸收特定波長(cháng)的光這一基本特性。通過(guò)激光照射氣體，氣體吸收對應波長(cháng)使之強度變弱，進(jìn)而通過(guò)測量激光變弱的程度探測出氣體濃度�！�
   據姚院士介紹，用激光測濕氣或其他氣體，具有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，激光不會(huì )影響被測氣體的組分和形態(tài);其次，它能夠對危險氣體進(jìn)行遠程非接觸式測量，保證測試人員安全;再者，它的測量精度非常高，測量下限可能達到PPM量級;第四，每種氣體的監測對應特定激光波長(cháng)，不存在交叉干擾，易于檢測混合氣體中的特定成分;第五，傳感器完全采用光學(xué)結構，本質(zhì)安全，傳感端不易受到電磁輻射的干擾，不產(chǎn)生火花 ;最后，激光的響應速度非�？�，可以達到毫秒量級。姚院士提出，“尤其是激光的反應速度，相比較于傳統測量?jì)x器響應速度慢的問(wèn)題，在實(shí)驗室中采用激光檢測甚至能達到毫秒、微秒量級，從這點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，這也是一項革命性的技術(shù)創(chuàng )新�！�
眾所周知，濕度測量很多時(shí)候都處于極端條件下，這增加了監測的難度，比如高溫高壓環(huán)境的濕度測量就是個(gè)難點(diǎn)。相比于傳統常用測量方式，使用激光在高溫條件下進(jìn)行濕度測量，具有無(wú)交叉干擾、測量范圍大、精度高、實(shí)時(shí)測量的優(yōu)勢，可實(shí)現高溫條件下的濕度實(shí)時(shí)監測�！斑@個(gè)激光高溫濕度傳感器一旦研制成功，可提升我國濕度監測水平，提高環(huán)保排放測算準確性、降低工業(yè)過(guò)程排放。未來(lái)，這個(gè)技術(shù)還能延展到對各種氣體進(jìn)行檢測，應用前景非常廣泛!”