光谱自相关气体传感器

呼出气NO与NH₃在线检测

通过光谱自相关从化学反应前后光谱中提取目标气体光谱，无需检测反应信号，降低对传感材料性能要求，克服光谱重叠。

Rui, Zhu · Gao, Jie · Qi, Tian · Mu, Li · 高强 · 吴希军 · 徐淑凤 · 张云刚

Sensors and Actuators, B: Chemical 2025

参数信息

NO检测范围

2.28–451.82 ppb

NH₃检测范围

11.52–12,725.42 ppb

NO平均绝对误差（MAE）

0.79 ppb

NH₃平均绝对误差（MAE）

6.13 ppb

NO测量精度

0.8 %

NH₃测量精度

1.4 %

技术优势

无需检测反应信号

传感材料只需消除目标气体，而不必对反应信号进行探测，放宽了对材料性质的要求。

克服光谱重叠

利用自相关运算从反应前后光谱中提取目标气体光谱，从根本上区别于依赖光谱解耦的光学传感器。

宽检测范围且高精度

NO覆盖2.28–451.82 ppb，平均绝对误差仅0.79 ppb；NH₃覆盖11.52–12725.42 ppb，误差仅6.13 ppb。

区分健康与模拟患者

在呼出气实验中，传感器能检测NO和NH₃并区分健康受试者与模拟患者的气体差异。

应用场景

• 呼出气疾病诊断：区分健康人与模拟患者呼出气，辅助无创筛查气道炎症和肾病。
• 呼出气在线监测：无需预处理直接在线检测呼出气NO和NH₃，实时反映健康状态。
• 低浓度气体检测：在ppb级低浓度范围检出NO和NH₃，满足痕量气体检测需求。