NH3的检测具有广泛的应用，采用光声法检测NH3是当前研究的热点，而确定NH3的吸收谱线则是实现光声法检测NH3的前提。采用外腔可调谐半导体激光器构造了光声气体检测系统，检测了NH3的近红外吸收谱线，获得了常温常压下NH3在1 515~1 532 nm范围内的吸收光谱。实验确认了NH3在1 515.2,1 516.0,1 518.0,1 519.9,1 522.4,1 527.0，1 531.7 nm处存在强吸收。HITRAN 2004光谱数据库在近红外1.5 μm波段NH3的吸收谱线数据未见报道，该结果为研究光声法检测NH3提供了更多可选择的吸收谱线。

针对选用分布反馈激光二极管(DFB LD)作为激励光源的光声气体检测系统，首先分析了温度和注入电流 对激光稳定性(包括激射波长和输出光功率)的影响。然后提出了一种蝶形封装的DFB LD在光声甲烷检测系 统中的应用方案。实验结果表明，该方案的温控系统和波长调制驱动模式可以产生稳定可靠的光声信号，具 有一定的参考价值。最后根据现有蝶形DFB LD封装在光声气体检测系统中后存在的缺点，探讨了激光耦合 输出方式的改进构想。

首先介绍了波长调制光谱检测技术的原理，并分析了甲烷在1654 nm波长处的一次谐波频 谱特性。然后分析了低通滤波器对波长调制光谱中一次谐波的影响，并给出了低通滤波器截止频率的选择范围。 最后设计了模拟锁相放大器，其采用的二阶低通有源滤波器在滤波性能上比传统的RC低通滤波器有较大的提升。 实验结果表明，经过优化的锁相放大器能够满足光声信号一次谐波检测的快速、高精度要求。

工作环境是光声光谱气体检测系统在工业现场应用的重要影响因素。 实验发现, 待测气体湿度对电容式微音器灵敏度影响显著, 导致现有光声光谱气体检测系统测试结果漂移。 文章提出一种气体湿度影响消除方法, 在光声腔中安装扬声器, 以扬声器信号幅值作为声感应器件灵敏度的自适应表征, 对光声信号幅值作自行修正, 有效克服电容式微音器声信号检测中灵敏度变化的问题。 基于该方法, 利用半导体激光器、 共振光声腔和锁相放大器构建了一套光声光谱实验装置, 对不同湿度的样本进行了对比测试, 实验结果表明该方法切实可行, 能有效消除气体湿度对光声光谱检测系统的影响, 增强了检测系统的环境适应性。

光声光谱法是基于红外吸收光谱原理的一种高灵敏度的微量气体探测技术。 它使用声共振腔来实现微弱声信号的共振放大。 通过调节激光的调制频率, 当它等于腔的某个共振频率时, 在腔内形成声驻波, 而腔本身的作用相当于一声放大器。 共振腔的放大作用取决于当前被激活的共振模式、 腔的品质因素、 声传感器的状态以及电磁辐射与腔共振模式的耦合作用。 值得关注的是, 红外激光相对于声共振腔的入射方位不同则激励产生的光声信号幅值也不同。 采用理论推导与数值计算相结合的方法, 以圆柱形光声池为例, 研究了径向共振模式下耦合系数受激光入射方位的影响。 研究表明, 激光入射角在0～π/2范围变化时耦合系数存在2个零点和2个极大值: 入射角为0或tan-1(0.859 2×2R/L)时, 耦合系数为零而径向共振失效; 入射角为tan-1(0.556 8×2R/L)或tan-1(2R/L)时, 耦合系数极大而径向共振最强。 此处R为池径而L为池长。 结果可用于指导光声池结构优化设计与安装调试, 增强光声法检测微量气体的信号幅值, 提高检测灵敏度。