可调谐激光气体水分传感器设计

针对低露点水分测量过程，特别是进行-80～-60℃范围露点测量时，缺少精度高、速度快、稳定性好、成本低的解决方案的问题，设计并实现了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)的气体水分传感器。该传感器采用1 392 nm可调谐分布式反馈(Distributed Feedbake, DFB)激光器，结合特殊设计的赫里奥特池，在吸收池体积为30 mL的情况下，光程达到了1.5 m。测量过程克服了空气背景干扰、管壁吸附等问题，实现了0.5～2 000μmol/mol的微量水检测，通过分段检测、多点标定的方式，保证了较宽量程范围内的测量准确度。采用氮气作为背景气进行试验，试验结果按露点温度计算，误差优于±0.32℃。该传感器测量重复性符合二级精密露点仪要求，可用于氮气和空气中的水分测量。