近红外激光二氧化碳传感系统的研制及应用

• 作者: 刘志伟 张天羽 李亚飞 王一丁 郑传涛
• 来源期刊: 光学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 激光光学 传感器 红外吸收光谱 可调谐激光二极管吸收光谱 气体检测
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 激光器与激光光学
• 页码范围: 138-144
• 页数: 7页
• 分类号: TN21
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202040.0514003

摘要

采用可调谐激光二极管吸收光谱技术,研制了一种近红外激光二氧化碳(CO2)传感系统.该系统包含中心波长为1572 nm的分布反馈激光器、密集光斑型气室和铟镓砷探测器,利用LabVIEW程序提取二次谐波信号幅值并反演了CO2浓度.为了表征传感器性能,利用该系统开展了气体检测实验.结果 显示,当调制深度为0.32 cm-1时,二次谐波信号的幅值最大;在体积分数为0～3％范围内,二次谐波信号的幅值与CO2浓度具有较高的线性度(拟合优度为0.999);当CO2体积分数为0时,连续测试1h,反演得到的浓度波动范围为-2×10-4～1.17×10-4;当积分时间为297 s时,系统的灵敏度检测下限为2.7×10-6;考虑动态配气时气体的扩散时间,系统的响应时间为40～42 s;连续15h测量室内大气中CO2浓度,测得的CO2平均体积分数约为(560±46)×10-6.与已经报道的传感器相比,该气体传感系统呈现出类似的品质因数,可在工农业生产、环境保护等领域得到一定的推广和应用.