双光程光声光谱甲烷传感器

• 作者: 尹旭坤 尹王保 崔茹悦 张雷 李尚志 杨艳芳 武红鹏 董磊 裴凯龙 贾锁堂 马维光
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 物理学
• 关键词: 甲烷检测 光声光谱 分布反馈式激光器 气体传感器 波长调制
• 年，卷（期）: 2018,（2）
• 页码范围: 616-620
• 页数: 5页
• 分类号: O433.1
• 字数: 3605字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)02-0616-05

摘要

利用甲烷(CH4)气体分子在1.6 μm的吸收特性,使用中心波数为6046.96 cm -1的蝶形分布反馈式(DFB)激光器和自制的大内径光声池,设计了一款紧凑高灵敏的CH4气体传感器.为了进一步增强输出光声信号强度,一个具有高反射率的平面镜放置在光声池后,使透射光束被反射后,二次通过光声池,增强了光与被测气体的作用距离,使光声信号提高了1.9倍.传感器各项参数,包括调制频率、调制深度及气体流速被优化.在标准大气压和1 s的积分时间下,该传感器最终获得的探测灵敏度为0.21 ppm,1σ归一化等效噪声系数(NNEA)为2.1×10-8cm-1·W· Hz-1/2.该甲烷传感器使用性价比高的DFB近红外激光二极管作为激发光源,装置简单,成本低廉可以满足大气环境检测、矿井瓦斯监测、工业过程控制及无创伤医疗诊断等领域的需求.