随着电力系统安全监测、环境控制和医疗诊断等行业的快速发展，单组分微量气体检测技术已无法满足多组分气体分析日益增长的需求[1],[2],[3],[4],[5],[6]。因此，迫切需要开发能够同时、高灵敏度和高选择性监测多种气体的检测技术[7],[8]。光学传感器在多个研究领域中展示了其优越性[9],[10],[11],[12],[13],[14],[15],[16],[17]，特别是在气体检测方面，由于它们响应速度快、选择性高且信号漂移小而受到广泛关注[18],[19],[20],[21],[22],[23]。其中，光声（PA）光谱（PAS）气体检测技术因其无背景噪声和高灵敏度而在多组分气体检测领域展现出显著的应用潜力[24],[25],[26],[27],[28],[29],[30]。
基于频分复用（FDM）的PAS是目前多组分气体检测的主要技术之一[31]。与依赖多个吸收峰或时分复用（TDM）的PAS技术相比，其独特优势在于能够从混合信号中同步解调不同气体的浓度[32],[33],[34],[35],[36],[37]。PA现象的转换发生在PA单元（PAC）内，信号提取由声学换能器（电声麦克风[38],[40]、光纤声学传感器[41]、音叉[42],[43]）完成。为了实现PA传感器的良好检测限（MDL），通常将工作频率设置为PA传感单元的共振频率[44]。因此，可以通过设计具有多个共振频率的PA检测单元来充分利用FDM的优势，从而实现多组分气体的高灵敏度检测。2017年，刘等人提出了一种H型PAC结构，具有三个共振腔，可以实现三个共振频率[45]。这种传感器可以同时测量甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和水蒸气（H2O）。随后，李等人改进了这一设计，减小了PAC的体积并提高了PA系统的MDL[46]。为了进一步减小PAC的体积并降低制造复杂性，张等人设计了一种T型PAC结构的PA传感器[47]。这种PA传感器能够同时检测CH4、乙炔（C2H2）和CO2，其MDL分别为1.98、0.796和36.93百万分之一（ppm）。然后，李等人用光纤声学传感器替换了电麦克风，并将其与这种结构的PAC集成，设计了一种双共振PA传感器，用于检测CH4和C2H2，进一步降低了该配置下PA传感器的MDL[48]。虽然可以通过使用专门的共振PAC结构实现多个共振频率，但共振PAC结构的大体积使其不适合空间受限的应用，并导致系统响应时间延长。
本文介绍了一种新型的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）-硅双悬臂增强型光纤光声（PS-DCEFP）多气体传感器，旨在在保持检测性能的同时减小多组分气体PA传感器的尺寸，充分利用了PET悬臂梁薄膜的高光学透射率。PS-DCEFP传感器的核心配置包括3D打印外壳、PET悬臂梁、硅悬臂梁、准直器和光纤陶瓷针。准直器用于传输两种不同波长的激发光源，光纤陶瓷针作为探针光纤。通过结合两种不同调制频率的分布式反馈（DFB）激光器和FDM技术，实现了CH4和C2H2的同时测量。PS-DCEFP传感器的PAC体积仅为0.56毫升，从而实现了多组分气体的快速检测。
