近红外外差光谱温室气体柱浓度的探测方法

搭建了一套以1.57μm近红外半导体激光器作为本振光源的小型化被动式激光外差探测系统,并将其用于大气环境监测。为对该系统的性能进行评估,以窄线宽近红外外腔激光器岀射的光作为信号光,与本振光混频,得到系统的带宽为0.032 cm~(-1),最小可探测灵敏度为25 pW,为光电探测器暗电流噪声功率的1/68。利用该系统对大气CO_2太阳光谱信号进行测量,并反演了其中两条主要强吸收线所对应的体积分数,结果均约为396×10~(-6),误差为7.6×10~(-6),测量结果与实际整层大气中的CO_2柱浓度一致,验证了该系统的可行性。     

大气中甲烷含量监测方法研究

甲烷是大气中对温室效应影响仅次于二氧化碳的气体，甲烷的含量对于辐射过程和气候发展趋势的研究是特别重要；通过监测地面环境空气中甲烷的含量来分析其来源，能够为大气化学的研究提供非常重要的依据。本文针对环境空气中甲烷的测定，介绍了常用的两种测量方法。对每种方法的测量原理、特点及适用范围等方面进行了详细的阐述，对GC与TDLAS两种方法进行了详细的比较。     

数字滤波技术在气相紫外光电子能谱仪数据采集中的应用

为既能广泛用于稳定分子的研究又能用于瞬变物种研究的气相紫外光电子能谱仪设计了数据采集系统，应用Windows支持下的Visual C 6．0编程技术，编制了具有友好界面、操作简便的数据采集系统软件．数据采集系统利用Butterworth低通数字滤波器对采集到的数据进行处理，来消除高频的噪声提高信噪比．     

可调谐半导体激光光谱火灾气体探测系统

基于火灾特征气体检测的火灾报警技术被认为是一种有着广阔前景的火灾早期探测手段,特别是利用光学吸收方法的火灾气体探测技术,除了能够提供高灵敏、低误报率的火灾报警外,还能够实现火灾的早期预警.提出了基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的火灾气体高灵敏实时检测系统,采用光通信波段光纤耦合近红外分布反馈式(DFB)半导体激光器作为光源,利用两台激光器结合调制频率多路技术实现了火灾标志性气体CO,CO2的同时检测,对CO的最低检测限约为0.00375 mg/m3(3σ),能够满足火灾气体现场检测的需要.     

光强非线性响应下的光致热弹光谱光强修正

提出了基于光强非线性响应的光致热弹光谱光强修正方法,实现了激光光强的准确修正。控制DFB激光器工作于波长调制模式,设置激光调制频率为16 369.75 Hz,通过光纤放大器增强其出射光强非线性项的幅值,光束经多次反射池后汇聚于石英音叉根部激发光热信号,采用数字锁相放大器解调得到对应的谐波信号,通过多项式拟合谐波信号背景,反演得到与浓度及光强分别对应的谐波信号。实验结果表明,当光强从22.03 mW变化至3.16 mW,谐波信号背景幅值与光强具有良好的线性关系,线性相关系数大于0.998,归一化后的谐波信号幅值波动小于0.37%。针对甲烷测量,系统在较大的浓度范围内具有良好的线性响应,谐波信号信噪比表明系统的最低检测限达0.22×10-6。该研究为光致热弹光谱的光强修正提供了一种新的方法,可有效提高LITES系统在长期测量应用中的稳定性。     

可调谐二极管激光光谱技术测量燃烧环境下H2O浓度的实验设计

水蒸气是碳氢化合物燃烧的主要产物之一,对其浓度进行测量具有重要的意义.在已有理论基础上推导选择了最佳的拟合线型函数(Voigt线型),结合HITRAN数据库选择了在实验室现有条件下理想的吸收线.理论分析了用两条相邻吸收线的线强比计算温度的可行性,在此基础上建立了一套基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术的实验装置,为进一步实验打下了良好的基础.     

差频产生中红外激光光谱检测系统研究

报道了最近研制的一种基于差频方法实现的室温工作宽调谐中红外激光光谱系统,使用波长范围分别为1490～1580 nm和1058.1～1060.8 nm的两台近红外半导体激光器分别作为信号和种子光源,采用PPLN晶体作为非线性混频器件,结合准相位匹配技术实现了3.2～3.7 μm连续相干光输出.针对该系统的输出带宽特性进行实验研究和分析,并与理论研究的结果进行了比较和讨论.     

酒精蒸汽近红外高分辨光谱获取方法研究

酒精是相对复杂的分子,在常压下为宽带吸收,其OH基团的泛频吸收区位于近红外7000～7300cm-1处.利用可调谐二极管激光光谱学(TDLAS)方法测量了含有少量水汽的酒精蒸汽在7180 cm-1附近的吸收谱线,通过多项式拟合消除水汽吸收谱线干扰,获得了酒精蒸汽的特征吸收光谱,其半高半宽为1.3cm-1;并对不同浓度酒精蒸汽吸收谱线线型做了研究,证明其线型与酒精分压不相关,为发展基于TDLAS酒驾遥测技术奠定了基础.     

基于中红外吸收光谱技术的燃烧场CO浓度测量研究

燃烧场组分的测量对于燃烧诊断具有重要的研究意义。基于可调谐激光吸收光谱(TLAS)技术,采用中红外带间级联激光器(ICL)扫描一氧化碳(CO)的2060cm~(-1)(v=1←0,P20)吸收谱线,实现了对燃烧场CO浓度的测量。实验通过燃烧产物H2O的7154.35cm~(-1)和7467.77cm~(-1)吸收谱线的谱线强度比值反演燃烧场温度,以此修正测量环境下CO谱线强度参数,实现CO浓度的精确测量。首先介绍了TLAS测温验证实验,温度测量在各个设置温度台阶下的波动均小于45K,温度测量具有可靠性;其次开展CO浓度测量标定实验,CO测量浓度与标准气体浓度的误差在3%以内;最后针对甲烷/空气平焰炉在不同燃烧状态下进行CO浓度测量,实现0.35‰~4.5%范围内CO浓度的测量,检测灵敏度为0.035‰。实验验证了中红外吸收光谱技术实现燃烧场组分浓度测量的可行性和可靠性,有助于燃烧诊断的研究,具有较大的应用价值。     

基于室温脉冲量子级联激光器的大气N2O监测仪研制

介绍了一种基于室温脉冲量子级联激光器的大气N2O监测仪的研制,以中心波长为1274cm-1的分布反馈式量子级联激光器为光源,结合长光程多次反射池,可实现对大气中N2O的测量.该系统利用激光器长脉冲产生的线性频率啁啾,扫描通过气体分子完整的吸收线,从而进行定性和定量分析.集成的数据分析软件根据HITRAN04数据库中的谱线参数采用直接吸收的方法对气体进行测量,不需要定标,系统具有良好的重复性和稳定性,检测限低于13 ppb,可实现大气中N2O的检测.