基于半导体激光器模式跳变的甲烷浓度检测方法研究

【摘要】：基于单模半导体激光器的模式跃变特性,用两个不同的驱动电流交替驱动激光器使其交替输出两个波长相近的激光,一个位于甲烷的一个窄带吸收峰处,被甲烷吸收;另一个错开稍许,不被甲烷吸收,用作参考光束.光束通过气体吸收室后,经光电转换输出方波电信号,两个波长光的强度分别对应方波信号的顶部和底部,随甲烷浓度变化的光,与其相对应方波的顶部也将随着甲烷气体浓度的变化而变化;参考光束的光不被甲烷吸收,与其对应的方波的底部将不随甲烷气体浓度的变化而变化,于是方波的幅值与甲烷浓度成一一对应关系.由于二者的波长相近,当它们通过媒介气体时,尘埃引起的散射或者衰减基本相同,可以用数学方法将其消去.实验结果表明,该方法在不采用昂贵的数字锁相放大器,且气体吸收光程只有10 cm的条件下,达到了0.05%的探测灵敏度. 【作者单位】： 中北大学教育部仪器科学与动态测试重点实验室山西省光电信息与仪器工程技术研究中心;
【关键词】： 分子光谱学 甲烷浓度检测 窄带吸收 半导体激光器跳模
【基金】：科技部国际合作项目(2006DFB72510) 山西省国际合作项目(2006081015) 山西省留学归国人员关键技术研究基金资助(2006.9) 太原市科技兴市专项(07010709)资助
【分类号】：TP274.5
【正文快照】： 引言甲烷浓度实时检测在煤矿安全生产中具有重要意义.目前在我国矿井下广泛使用的甲烷检测的仪器仍然采用无焰催化燃烧式传感器,这类传感器响应速度慢,校正周期短,我国现行煤炭生产安全规程规定,每两周必须对其校正一次;而且选择性差,其它可燃气体如CO,H2S等也可引起该仪器的

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