1 太原科技大学应用科学学院, 山西 太原 030024
2 西南科技大学理学院, 四川 绵阳 621010
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,研制了一套近红外波段的乙炔(C2H2)气体检测系统,该装置采用波长调制-多光程吸收光谱技术,提高了系统的检测灵敏度;为了优化系统测量条件,在压强范围为5.3~12.0 kPa和调制幅度为0.010~0.035 V条件下,测量了体积分数为5×10
-5的C2H2标准气体的光谱信号,并测量了不同浓度的C2H2在总压强为10.7 kPa时的二次谐波信号;为了进一步验证系统的稳定性,采集60 s的光谱信号,通过Allan方差分析获得了系统的最佳探测时间和探测极限。结果表明:压强为10.7 kPa且调制幅度为0.030 V时的二次谐波信号强度最大;C2H2气体浓度与二次谐波幅值呈良好的线性关系,并且C2H2体积分数为1×10
-6~5×10
-5时的测量误差较小,小于±2%;该实验系统的最佳探测时间为7.2 s,探测极限为2.8×10
-11;该仪器采用基于嵌入式系统设计的激光器驱动和数字锁相放大器,具有结构简单、体积小、便于集成等特点,适用于工业现场和气体运输等方面。
光谱学 C2H2气体检测仪 可调谐半导体激光吸收光谱 波长调制-多光程吸收技术 检测灵敏度 小型化 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 033002
1 太原科技大学应用科学学院, 山西 太原 030024
2 中北大学电子检测技术重点实验室, 山西 太原 030051
利用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)结合平衡差分探测技术测量了1.578 μm附近的CO气体3-0带P(4)跃迁在不同压强和不同浓度下的吸收光谱信号。 由于平衡差分探测方法可以有效地抑制激光光强波动、 温度漂移和机械振动等共模噪声, 从而提高了光谱探测灵敏度。 通过与直接吸收信号相比, 平衡差分的信噪比提高了3.4倍, 探测极限为87 ppmv。 测量了浓度为1%压强为40, 55, 70和85 Torr时的CO气体, 结果显示在70 Torr时其光谱信号最强。 并且, 利用直接吸收和平衡差分技术测量了不同浓度的CO气体在总压强在70 Torr时的光谱信号, 发现平衡差分技术光谱强度与浓度的关系线性度符合较好, 其测量误差小于5%。 为了进一步验证系统的稳定性, 连续采集了324 s的光谱信号, 最后通过Allan方差分析, 发现本实验系统的最佳探测时间为38 s, 探测极限为47.8 ppmv。
可调谐半导体激光吸收光谱 平衡差分技术 CO检测 Tunable diode laser absorption spectroscopy Balanced difference detection Detection of CO 光谱学与光谱分析
2017, 37(10): 3165