SBIR Phase I: A UAV Mounted Frequency Domain Terahertz Spectrometer for Real-Time, Location Specific, Pollution Detection
SBIR 第一阶段:无人机安装的频域太赫兹光谱仪,用于实时、特定位置的污染检测
基本信息
- 批准号:1721831
- 负责人:
- 金额:$ 22.46万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-06-01 至 2018-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project is to create an economical, high performance Terahertz (THz) spectrometer mounted to a consumer drone or Unmanned Aerial Vehicle (UAV) to allow testing of air for the presence of harmful compounds over a specific geographical location. A frequency domain THz spectrometer is capable of characterizing many different molecules and chemicals in a gas sample. Historically these spectrometers have been relegated to the laboratory because of their size and complexity. However, recent advancements have made it possible to build a lightweight spectrometer that can be mounted to a drone. This is significant because the ability to analyze samples locally removes the time and expense of collecting and shipping potentially dangerous compounds (i.e. chemical warfare agents or pollutants) to a laboratory for analysis. It also allows detection and classification to occur on short notice and without the need to subject personnel to the local environment. The THz Drone will allow immediate and accurate detection of many harmful compounds in the air.The proposed project will demonstrate a compact, battery operated, frequency domain THz photomixing spectrometer that is capable of Doppler limited molecular spectroscopy and is constructed predominantly from economical off-the-shelf fiber optic components in a highly compact, light-weight form factor. The brass-board instrument will incorporate an optical phase-modulation technique to remove the effects of coherent detection and it will have a greater than 2 THz bandwidth with a spectral purity of better than 100 kHz. After construction, the instrument will be employed to measure Doppler limited molecular transitions of carbon dioxide mixed with water vapor. Upon the successful demonstration of the capabilities of the instrument, a first-draft design for an integrated system weighing less than 3 kg and capable of being carried with a consumer drone will be generated as will a larger laboratory version of the instrument.
这项小型企业创新研究(SBIR)I期项目的更广泛的影响/商业潜力是创建一个经济的高性能Terahertz(THZ)光谱仪,该光谱仪安装在消费无人机或无人驾驶飞机(UAV)上,以允许在特定地理位置上进行空气进行空气测试,以实现有害化合物的存在。频域Thz光谱仪能够表征气体样品中许多不同的分子和化学物质。从历史上看,这些光谱仪由于其大小和复杂性而被降级为实验室。但是,最近的进步使得可以安装在无人机上的轻质光谱仪成为可能。这很重要,因为分析样品的能力可以消除收集和运输潜在危险化合物(即化学战剂或污染物)的时间和费用,以进行分析。它还允许在短时间内进行检测和分类,而无需为当地环境提供对象。 THZ无人机将立即准确检测空气中的许多有害化合物。该项目将证明一个紧凑的电池操作,频域THZ Thz光谱光谱仪,该光谱仪能够有限的分子光谱型,并且主要是由经济的现有纤维光纤组成部分构建的,在高度稳定的灯光下,灯光效果。黄铜板仪器将结合一种光学相调技术,以消除相干检测的效果,并且它的光谱纯度大于100 kHz,它的光谱纯度将大于2 THz带宽。施工后,该仪器将被用来测量多普勒有限的二氧化碳与水蒸气混合的分子过渡。在成功展示了乐器功能后,将生成重量小于3公斤且能够用消费无人机携带的集成系统的第一批次设计,将会像该仪器的较大实验室版本一样生成。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A UAV-mounted THz spectrometer for real-time gas analysis
用于实时气体分析的无人机安装太赫兹光谱仪
- DOI:10.1117/12.2292783
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Demers, Joseph R.;Coutaz, Jean-Louis;Garet, Frédéric;Sadwick, Laurence P.;Yang, Tianxin
- 通讯作者:Yang, Tianxin
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