基于波长调制技术的近红外甲烷检测仪

【摘要】：为了在煤矿环境中实时检测甲烷(CH4),利用中心波长为1.654μm的分布反馈(DFB)激光器,基于可调谐激光二极管吸收光谱法(TDLAS),实验报道了一种近红外(NIR)CH4检测仪。为了驱动DFB激光器并从差分信号中提取二次谐波信号,自主设计了激光器智能温度控制器、激光器扫描和驱动电路以及高性价比的锁相放大器,对各模块的性能做了测试和表征。利用各光学模块和电学模块,对系统进行了集成;为了得到其检测性能,开展了详细的CH4检测实验。结果显示,在0~100%的浓度范围内,相对测量误差小于7%,最小检测下限(MDL)为1.1×10-5。对两种标准浓度气体样品(浓度为1×10-3和2×10-1)的24h浓度测量结果表明,检测仪具有较好的稳定度,两组测量结果较真值的波动范围分别小于7.0%和2.5%。利用相似的检测机理和相同的硬件系统,通过更换其他波长的激光器,本文检测仪也可实现对其它气体的检测。 【作者单位】： 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区;汕头大学工学院;
【关键词】： 红外(IR)检测 近红外(NIR) 甲烷(CH)检测 波长调制
【基金】：国家自然科学基金(61307124) 国家科技支撑计划项目(2013BAK06B04) 吉林省科技发展计划(20120707,201101036) 长春市国际合作项目(11GH01) 广东省教育厅育苗工程项目(2013LYM_0030) 汕头大学科研启动基金(NTF12022) 汕头大学青年科研基金(YR12005)资助项目
【分类号】：TD712.55
【正文快照】： 1引言伴随痕量气体NO、CO和SO2等的检测[1~4],近年对甲烷(CH4)检测仪研究呈逐年增长趋势[5,6]。为了实现实时监测,一般采用直接光谱吸收法(DSA)[7,8]。基于该方法以及红外(IR)宽带热光源和热电探测器,我们于2011年集成了两代中红外(MIR)CH4检测仪[9,10]。然而,受背景光、气体

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