基于TDLAS的痕量氣體濃度探測技術研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，由于大量燃燒煤炭、石油所產生的化學物質以廢氣和煙塵等形式排放到大氣中，給人們的生活、生產和身體健康帶來有害影響，開展對環(huán)境空氣中的痕量污染氣體的監(jiān)測研究具有迫切意義。在大氣污染檢測領域，傳統(tǒng)的方法是采用化學方法，這些方法的采樣時間長，且測量結果容易受其它氣體干擾，然而光譜學方法尤其是可調諧二極管激光吸收光譜術(TDLAS)具有速度快、高靈敏度、高選擇性等優(yōu)勢。研究基于近紅外可調諧二極管激光器的激光吸收光譜技術用于

2、對痕量污染氣體檢測具有重要的意義。
　　本文研究了TDLAS的基本原理，基于TDLAS的波長調制方法設計了實驗系統(tǒng)。根據波長調制實驗系統(tǒng)各個器件的物理意義，建立相應的系統(tǒng)函數模型，其中包括純頻率調制模型和加進強度調制因素后的頻率調制模型。以水氣在常溫常壓下1392.5nm處的吸收峰為研究對象，并在這種情況下利用洛倫茲線型函數來模擬分子吸收線，利用軟件仿真分析系統(tǒng)參數對諧波信號的影響，重點考慮了強度調制因素的作用。
　　研究結

3、果表明，二次諧波信號最適合作為氣體痕量檢測應用；增大調制系數使二次諧波信號曲線形狀被展寬；存在一個使諧波信號峰值達到最大的調制系數；二次諧波信號峰值幅度與氣體濃度呈正比例線性關系；激光器的強度調制因素使二次諧波信號的峰值發(fā)生了較小的偏移，但最明顯的變化是信號曲線兩側的不對稱性；探測相位則對二次諧波信號整體形狀均有影響。其中激光器強度調制因素的影響是在實驗中很難解釋的，而在本文中將深入研究其原因。
　　波長調制實驗系統(tǒng)的性能受到探測