为了研究免校准波长调制光谱技术对激光光强变化及外界干扰的免疫能力, 采用基于免校准波长调制技术的多光程吸收光谱, 以乙炔为测量目标, 进行了理论分析和实验验证。结果表明, 不同激光功率下得到的波长调制二次谐波信号幅值发生明显变化, 但通过免校准的方法得到的信号变化较小, 且受气流影响、部分遮光、系统振动等外界干扰影响较小; 采用免校准方法实验得到的体积分数在5×10-6 ～9×10-5范围内的光谱信号拥有较好的线性度, 相关系数达0.9997; 采用Allan方差分析得到该实验系统的最小探测极限可达1.2×10-8。免校准波长调制光谱技术能较好地避免光强抖动、气流干扰、系统振动等干扰, 从而提高系统稳定性和探测灵敏度。

针对气体激光拉曼光谱分析受众多因素的影响导致定量测量的重复性不佳的难题, 本文通过采集并分析大量光谱强度数据, 提出一种精度更高, 稳定性更好的计算光谱强度的算法, 即“部分面积法”。同时比较不同面积计算光谱强度对测量重复性的影响。实验结果表明, 在已设计的光路系统和采用的硬件设备的条件下, 发现利用其中三点计算光谱强度, 所得气体浓度的波动性最小、测量结果最稳定即测量重复性最佳。最后对 10.0% C2H2气体浓度进行验证, 连续测量的 100组数据的标准差达到 8.526 2×10-4, 并给出了相应的初步理论分析。

研究分布式反馈激光器的温度电流调谐特性及氟化氢气体在近红外波段的吸收线分布特征.利用归一化洛伦兹函数实现Voigt线型快速近似计算,并分析气体吸光度曲线的Voigt线型拟合以及波长扫描气体浓度反演算法.选择1.28 μm附近氟化氢气体单根吸收线作为目标吸收线设计可调谐二极管激光吸收光谱系统,对已知标准浓度氟化氢气体配置的不同浓度气体进行测量.系统的检测限达到1.12 ppm-m,且具有较高的测量准确度和长期稳定性,满足氟化氢气体实时在线监测的需要.

一氧化碳是一种无色、 无味、 有毒、 易燃的危险气体, 且低浓度的该气体可以使人中毒、 窒息、 危及生命。 因此研制一种能够检测一氧化碳气体浓度的检测仪意义重大, 尤其在环境复杂(湿度和粉尘浓度都很大)的矿井下。 本文所述的是一种紧凑型检测仪器, 其能够灵敏、 快速、 连续地监测环境空气中痕量一氧化碳气体浓度。 该仪器采用激发波长为48 μm的中红外量子级联激光器(QCL)和红外碲镉汞探测器的最新半导体技术, 结合中红外光程长度为76 m的多次反射herriott吸收气室, 可以在4 s的采样时间内实现40 nmol·mol-1气体检测灵敏度。 同时, 该仪器利用差分吸收光谱检测原理, 设计了双光路双通道空间光学结构, 消除了电调制光源所带来的不稳定性, 有效地提高了仪器浓度检测下限。 实验表明, 该仪器通过所集成的气体浓度反演算法, 能够在无需校准的情况下, 可以用于环境监测中的实地痕量气体测量, 并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的QCL来测量其他气体。

利用超灵敏的痕量气体检测方法对运动员比赛和训练前后的呼出气体进行了探测分析；采用激光光谱电流的探测的方法，设计的探测范围达到1×10-12~1×10-10 mol，且测量时间为0.5 s，为运动员比赛的身体状况检测提供有效的生理参数。关于光腔增强光谱和磁致旋转光谱的研究，为特殊环境与场合下，气体浓度测量提出了新的方法。