基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术、波长调制技术和 二次谐波检测方法,利用CO和CO2在1579 nm处的泛频吸收特征,结合改造后的单孔道吸烟机,建立了卷烟主流烟气逐口检测系统。 实验结果表明:气体浓度与其二次谐波强度的线性度较好,系统响应速度较快,精度能达到检测要求, 逐口检测稳定性、重复性和灵敏度均较好。同类型卷烟主流烟气中CO、CO2的逐口释放量除第1口之外, 均呈递增趋势,CO2的逐口释放量和递增速率均比CO的大,且不同类型的卷烟遵循相同的规律。 所建系统具有检测速度快、时间分辨率高、结构简单等优势,在卷烟烟气有害物质的快速检测领域具有较好的应用前景。

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术结合波长调制光谱(WMS)技术是用于痕量气体检测的重要技术手段。 通过锁相放大器进行谐波检测, 对解调得到的二次谐波信号进行分析可获得气体吸收的信息。 但由于二次谐波信号受到噪声的影响, 降低了检测系统的精度和稳定性。 为了提高TDLAS检测系统的信噪比(SNR), 提出了一种基于Gabor变换对二次谐波信号进行数字滤波降噪的方法。 以CH4在1 653.72 nm处的吸收光谱为例, 通过仿真和实验对该降噪方法的有效性进行了验证。 仿真结果表明, 通过Gabor变换对信噪比为0dB的二次谐波信号进行处理后, 系统的信噪比可提高15.73 dB。 实验结果表明, 基于Gabor变换进行降噪处理后, CH4浓度在0.001%～0.02%区间内与二次谐波峰值的线性相关系数r达到了0.996 59, 且系统的检测精度和稳定性明显提高。

卷烟烟气的快速、 实时分析对于研究卷烟烟气在抽吸过程中的逐口传递规律, 探究吸烟与健康的关系具有十分重要的意义。 为准确分析卷烟烟气中CH4的逐口释放特征, 基于TDLAS技术, 结合改造后的商用单孔道吸烟机, 建立了卷烟烟气在线分析系统。 以装有CH4(体积分数为0.4‰)的集气袋模拟卷烟, 验证了本系统的逐口稳定性, 二次谐波峰值稳定在1.39附近。 利用该系统, 选择中心波长在1653.72 nm的半导体激光器对四种品牌卷烟烟气中的CH4进行了逐口在线分析。 实验结果表明, 卷烟烟气中CH4的含量随着抽吸口数的增加而增加。 烤烟型卷烟的总量和逐口含量均明显大于混合型卷烟, 烤烟型和混合型卷烟分别在400～900和200～600 ppm范围内逐口递增。 同时不同类型烤烟型卷烟烟气中CH4的总量和逐口含量也有差别。 与传统的逐口分析方法相比, 本系统抗干扰能力强, 能够有效避免烟气中其他气体干扰, 并且可在卷烟抽吸间隔完成逐口检测, 无需样品前处理, 大大提高了检测效率。 该技术在卷烟烟气的逐口在线检测方面具有较好应用前景。

针对全光纤傅里叶变换光谱仪中光束偏振态在双折射影响下带来的干涉信号“偏振诱导衰落”现象导致测量光谱畸变的问题，根据偏振光学原理，分析了光纤应力、弯曲和扭曲导致的双折射对传输光束偏振态的影响,找到了FFTS在测量宽谱光源发射谱时出现谱线畸变的原因,提出了建立偏振态反馈控制系统来稳定干涉信号可见度的方法.实验结果表明,该方法消除了偏振态变化对测量光谱的影响.

从数值上分析了光源相干长度对光纤Fabry-Perot干涉的影响。推导了光源在理想情况和非理想情况下的光纤Fabry-Perot干涉模型，通过计算机模拟了干涉信号，指出在非单色光源下，干涉条纹失去周期性，随着腔长相干长度比增加干涉条纹的变化幅度减小，最后演化成一条直线，条纹的可见度也慢慢趋近于零。综合考虑了光纤的耦合效率和光源的非单色性对干涉信号的影响，随着腔长的增加，干涉信号的幅值和变化幅度都在减小，信噪比变差。要得到好的干涉信号，腔长不宜选择过大，必须使光源的腔长相干长度比值低于0.1。