基于波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)的近紅外甲烷檢測(cè)儀

【摘要】：為了在煤礦環(huán)境中實(shí)時(shí)檢測(cè)甲烷(CH4),利用中心波長(zhǎng)為1.654μm的分布反饋(DFB)激光器,基于可調(diào)諧激光二極管吸收光譜法(TDLAS),實(shí)驗(yàn)報(bào)道了一種近紅外(NIR)CH4檢測(cè)儀。為了驅(qū)動(dòng)DFB激光器并從差分信號(hào)中提取二次諧波信號(hào),自主設(shè)計(jì)了激光器智能溫度控制器、激光器掃描和驅(qū)動(dòng)電路以及高性價(jià)比的鎖相放大器,對(duì)各模塊的性能做了測(cè)試和表征。利用各光學(xué)模塊和電學(xué)模塊,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了集成;為了得到其檢測(cè)性能,開(kāi)展了詳細(xì)的CH4檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示,在0~100%的濃度范圍內(nèi),相對(duì)測(cè)量誤差小于7%,最小檢測(cè)下限(MDL)為1.1×10-5。對(duì)兩種標(biāo)準(zhǔn)濃度氣體樣品(濃度為1×10-3和2×10-1)的24h濃度測(cè)量結(jié)果表明,檢測(cè)儀具有較好的穩(wěn)定度,兩組測(cè)量結(jié)果較真值的波動(dòng)范圍分別小于7.0%和2.5%。利用相似的檢測(cè)機(jī)理和相同的硬件系統(tǒng),通過(guò)更換其他波長(zhǎng)的激光器,本文檢測(cè)儀也可實(shí)現(xiàn)對(duì)其它氣體的檢測(cè)。 【作者單位】： 吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院 集成光電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室吉林大學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū);汕頭大學(xué)工學(xué)院;
【關(guān)鍵詞】： 紅外(IR)檢測(cè) 近紅外(NIR) 甲烷(CH)檢測(cè) 波長(zhǎng)調(diào)制
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(61307124) 國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAK06B04) 吉林省科技發(fā)展計(jì)劃(20120707,201101036) 長(zhǎng)春市國(guó)際合作項(xiàng)目(11GH01) 廣東省教育廳育苗工程項(xiàng)目(2013LYM_0030) 汕頭大學(xué)科研啟動(dòng)基金(NTF12022) 汕頭大學(xué)青年科研基金(YR12005)資助項(xiàng)目
【分類號(hào)】：TD712.55
【正文快照】： 1引言伴隨痕量氣體NO、CO和SO2等的檢測(cè)[1~4],近年對(duì)甲烷(CH4)檢測(cè)儀研究呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)[5,6]。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),一般采用直接光譜吸收法(DSA)[7,8]?；谠摲椒ㄒ约凹t外(IR)寬帶熱光源和熱電探測(cè)器,我們于2011年集成了兩代中紅外(MIR)CH4檢測(cè)儀[9,10]。然而,受背景光、氣體

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