基于TDLAS-WMS的痕量甲烷气体检测仪

【摘要】：甲烷是一种无色、无味、易燃、易爆的气体,不仅造成煤矿作业的重大安全隐患,而且又是温室效应的重要气体之一,对于甲烷气体的监测具有极其重要的意义。采用混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,利用甲烷的2v3(第二泛频带)带R(3)支带吸收谱线,设计并研制出痕量甲烷气体检测仪。通过调谐系数-0.591cm~(-1)·K~(-1),采用改变DFB激光器工作温度的方式来获得甲烷在1.654μm处的最佳吸收谱线。待DFB激光器激射中心谱线选择后,通过调节其注入电流幅值来获得合适的发光强度。同时,结合频率调制技术将待测信号频率移至高频区,减小1/f噪声。在光学结构方面,采用有效光程为76m的herriott气室,确保对痕量甲烷气体进行检测。利用该痕量甲烷气体检测仪,在被测气体浓度为50~5 000μmol·mol~(-1)的范围内,对二次谐波信号进行了提取,并利用最小均方误差准则分别对气体浓度、信噪比的关系、谐波峰值信号与气体浓度的关系进行了线性拟合,最低检测限达到了1.4μmol·mol~(-1)。实验表明,谐波波形对称性良好,未观察到强度调制现象,消除强度调制等因素对谐波检测的影响。 【作者单位】： 吉林大学通信工程学院;长春大学计算机科学技术学院;吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室电子科学与工程学院;吉林大学仪器科学与电气工程学院;
【关键词】： 痕量甲烷 TDLAS-WMS 分布反馈式激光器 二次谐波
【基金】：国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2009AA03Z442)资助
【分类号】：TD712.55
【正文快照】： 1.吉林大学通信工程学院,吉林长春1300122.吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室,电子科学与工程学院,吉林长春1300123.吉林大学仪器科学与电气工程学院,吉林长春1300614.长春大学计算机科学技术学院,吉林长春130022引言由于甲烷气体分子光谱在红外区域具有“指纹”特征,与

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