开放型TDLAS-WMS技术CO2痕量气体检测

• 作者: 赵成龙 黄丹飞 刘智颖 王昱琪 钟艾琦 张耹铭 孟凡宏
• 来源期刊: 光子学报
• 学科: 工学
• 关键词: TDLAS-WMS 谐波信号 痕量气体检测 DFB激光器 CO2
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 光谱学|Spectroscopy
• 页码范围: 325-334
• 页数: 10页
• 分类号: TN271.5
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20225102.0230001

摘要

采用窄线宽、边模抑制高的DFB激光器研制一套开放型TDLAS波长调制技术气体检测装置.选取2004 nm处CO2分子吸收峰作为吸收谱线,采用锁相放大器进行调制、解调后的二次谐波信号幅值检测气体浓度大小.设计基于开放环境中的Herriott型气体吸收池,使用ZEMAX非序列模式进行吸收池仿真,光线追迹后理论光程可达到1350 mm,实际光程由50 mm增加到300 mm,检测浓度下限数值由原先的1300 ppmv降低到214.28 ppmv,有效提高了系统的检测下限能力.配置不同浓度的CO2气体检测,得到二次谐波信号幅值与浓度之间呈现很好的线性关系,其拟合系数为0.99839,可通过拟合直线方程计算得出待测气体的浓度.配置300 ppmv的CO2进行Allan方差分析,积分时间到101.6 s时,Allan方差处于平稳状态,检测系统的灵敏度为1.512×10-5.检测结果表明检测装置实现了对CO2气体浓度准确测量.该装置可进行结核分枝杆菌呼吸产生的CO2气体浓度进行检测,为肺结核病诊断提供依据.