随着光电检测技术的发展，红外气体检测技术在诸多领域有着广泛的应用。温度对于气体浓度及同位素丰度检测有着重要影响，采用比例-积分-微分（PID）控制算法的传统温度控制系统存在超调、响应时间慢和精度低的缺点。针对上述问题，首先使用COMSOL软件进行有限元分析，确定加热结构；然后以STM32单片机作为主控器件，通过16位AD芯片LTC1864进行实时温度数据采集；最后采用线性自抗扰算法（LADRC）算法调节PWM波，实现控制半导体制冷器（TEC）对系统温度的高精度实时动态调节。在19.8 ℃的环境温度下，进行目标温度为32 ℃的温控实验。结果表明，采用LADRC算法的温度控制系统在稳定工作时，温度波动标准差为0.0357 ℃，相比于采用PID算法的温度控制系统，具有无超调、响应时间快和高精度的优点。

对天然气分布监测，高精度地检测CO₂同位素是非常重要的。采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术，通过¹³CO₂/¹²CO₂在4.3 μm处的吸收谱线，实现高精度CO₂同位素检测。该检测系统由工作在连续波模式下的中红外间带级联激光器(ICL)、长光程多通池(MPGC)和中红外碲镉汞(MCT)探测器组成。针对¹³CO₂和¹²CO₂两条吸收谱线强度受温度影响的问题，研制了MPGC高精度温度控制系统。实验中，配置5种不同浓度的CO₂气体对检测系统进行标定，响应线性度可达0.999 6。结果表明，当积分时间为92 s时，同位素检测精度低至0.013 9‰，具备实际应用价值。

为了实现CO₂气体同位素的高性能检测，研制了高精度、高稳定性的多通池温度、压强控制系统。采用柔性PCB作为加热片包覆圆柱形多通池。考虑到温度控制系统的加热速率，外层包覆保温棉作为隔热装置，使得整个温度控制系统能实现快速加热，且能够保持温度的长时间稳定。采用铂电阻PT1000温度传感器对多通池温度进行精确采集，主控制器通过PWM信号，调控柔性PCB加热膜的发热功率，从而实现温度的闭环控制。压强控制系统方面，采用压强传感器连接于多通池前、后端，检测多通池内部气压，主控制器通过PWM信号，调控多通池前、后端比例阀导通状态，从而实现压强的闭环控制。结果表明，温度控制范围为18.48~42 ℃，温度控制精度为±0.08 ℃。多通池压强为60 Torr(1 Torr ≈ 133.322 Pa)时，控制精度为±0.04 Torr。该系统为红外CO₂气体同位素的高性能检测提供可靠保障。

为了实现CO₂气体同位素的高性能检测，研制了高精度、高稳定性的激光红外多通池压强控制系统。硬件方面，采用压强传感器连接于多通池前、后端，检测多通池内部气压，主控制器通过PWM信号，调控多通池前、后端比例阀导通状态，从而实现压强的闭环控制。软件方面，采用Ziegier-Nichols工程整定方法，完成对P 、 I、 D 3个参数的确定。结果表明：多通池压强为60 Torr(1 Torr=133.322 Pa)时，控制精度为±0.04 Torr。试验中，利用研制的多通池压强控制系统对¹³CO₂、¹²CO₂气体分子在4.3 μm吸收光谱进行测量。随着气体压强从0.026~0.066 atm (1 atm= 101 325 Pa)，¹³CO₂和¹²CO₂气体分子吸收光谱的峰值随着压强增大而增大，吸收光谱宽度也随着压强的增大而增大。同时，利用红外气体检测系统对CO₂同位素丰度进行长达2 h的测量。CO₂同位素丰度均值为?9.081‰，测量值在?8.351‰~?9.736‰之间波动，最大偏差值为0.73‰。可以证明：该系统为红外CO₂气体同位素的高性能检测提供可靠保障。