基于数字频率锁定技术实时探测实际大气中甲烷浓度

被引：10

作者：

王贵师

蔡廷栋

汪磊

谈图

张为俊

高晓明

机构：

[1] 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学研究室

来源：

中国激光 | 2011年 / 38卷 / 10期

关键词：

激光技术; 可调谐半导体激光吸收光谱; 波长调制; 软件数字锁相; 数字比例积分微分; Lab-VIEW; 实时测量;

D O I：

暂无

中图分类号：

TN247 [光检测技术];

学科分类号：

0803 ; 080401 ; 080901 ;

摘要：

利用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术对气体进行长时间实时监测时,激光器波长的漂移会给测量精度造成较大的影响。为了消除这种影响,利用Lab-VIEW设计的数字比例积分微分(PID)算法和软件数字锁相,将激光频率锁定在待测气体的吸收峰上。采用1.653μm的分布式反馈(DFB)半导体激光器作为光源,结合100 m离散型Herriot吸收池,选择空气中的甲烷作为研究对象,对系统性能进行了测试和分析。结果表明,该系统可以将激光器稳定在±0.001 cm-1范围内,对激光器的漂移起到了很好的抑制作用。系统使用二次谐波测量时1 s积分时间内检测限约为1.8×10-8体积分数,可以满足环境空气中甲烷的长时间监测。该方法可以直接应用于其他痕量气体探测、燃烧诊断等领域。

引用

页码：169 / 174

页数：6

共 11 条

[1] 天然气管道泄漏激光遥感探测系统的研制及标定方法 [J].

汪磊 ;

谈图 ;

王贵师 ;

高晓明 .

中国激光, 2010, 37 (11) :2912-2917

[2] 基于可调谐激光吸收光谱的大气甲烷监测仪 [J].

阚瑞峰 ;

刘文清 ;

张玉钧 ;

刘建国 ;

董凤忠 ;

王敏 ;

高山虎 ;

陈东 .

光学学报, 2006, (01) :67-70

[3] CO2分子的近红外二极管激光吸收光谱灵敏探测 [J].

高晓明 ;

黄伟 ;

李子尧 ;

方黎 ;

张为俊 .

光学学报, 2003, (05) :609-611

[4] Trace gas sensor based on quartz tuning fork enhanced laser photoacoustic spectroscopy [J].

Liu, K. ;

Li, J. ;

Wang, L. ;

Tan, T. ;

Zhang, W. ;

Gao, X. ;

Chen, W. ;

Tittel, F. K. .

APPLIED PHYSICS B-LASERS AND OPTICS, 2009, 94 (03) :527-533

[5] Development of a fast temperature sensor for combustion gases using a single tunable diode laser [J].

Zhou, X ;

Jeffries, JB ;

Hanson, RK .

APPLIED PHYSICS B-LASERS AND OPTICS, 2005, 81 (05) :711-722

[6]

Wavelength modulation absorption spectroscopy with 2 f detection using multiplexed diode lasers for rapid temperature measurements in gaseous flows[J] . J.T.C. Liu,J.B. Jeffries,R.K. Hanson.Applied Physics B . 2004 (3-4)

[7] Laser frequency stabilization using selective reflection spectroscopy [J].

Muller, R ;

Weis, A .

APPLIED PHYSICS B-LASERS AND OPTICS, 1998, 66 (03) :323-326

[8]

Simultaneous detection of CO and CO2 using a semiconductor DFB diode laser at 1.578 μm[J] . M. Gabrysch,C. Corsi,F.S. Pavone,M. Inguscio.Applied Physics B Lasers and Optics . 1997 (1)

[9] THE LIMITS OF SIGNAL AVERAGING IN ATMOSPHERIC TRACE-GAS MONITORING BY TUNABLE DIODE-LASER ABSORPTION-SPECTROSCOPY (TDLAS) [J].

WERLE, P ;

MUCKE, R ;

SLEMR, F .

APPLIED PHYSICS B-PHOTOPHYSICS AND LASER CHEMISTRY, 1993, 57 (02) :131-139

[10]

Second-harmonic detection with tunable diode lasers — Comparison of experiment and theory[J] . J. Reid,D. Labrie.Applied Physics B Photophysics and Laser Chemistry . 1981 (3)

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