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开放型TDLAS-WMS技术CO_(2)痕量气体检测 被引量:18
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作者 赵成龙 黄丹飞 +4 位作者 刘智颖 王昱琪 钟艾琦 张耹铭 孟凡宏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期323-332,共10页
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CO_(2)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... 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CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)气体浓度进行检测,为肺结核病诊断提供依据。 展开更多
关键词 tdlas-wms 谐波信号 痕量气体检测 DFB激光器 CO_(2)
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基于TDLAS-WMS的痕量甲烷气体检测仪 被引量:11
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作者 刘洋 吴佳楠 +2 位作者 陈玫玫 杨欣华 陈晨 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期279-282,共4页
甲烷是一种无色、无味、易燃、易爆的气体,不仅造成煤矿作业的重大安全隐患,而且又是温室效应的重要气体之一,对于甲烷气体的监测具有极其重要的意义。采用混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,利用甲烷... 甲烷是一种无色、无味、易燃、易爆的气体,不仅造成煤矿作业的重大安全隐患,而且又是温室效应的重要气体之一,对于甲烷气体的监测具有极其重要的意义。采用混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,利用甲烷的2v3(第二泛频带)带R(3)支带吸收谱线,设计并研制出痕量甲烷气体检测仪。通过调谐系数-0.591cm^(-1)·K^(-1),采用改变DFB激光器工作温度的方式来获得甲烷在1.654μm处的最佳吸收谱线。待DFB激光器激射中心谱线选择后,通过调节其注入电流幅值来获得合适的发光强度。同时,结合频率调制技术将待测信号频率移至高频区,减小1/f噪声。在光学结构方面,采用有效光程为76m的herriott气室,确保对痕量甲烷气体进行检测。利用该痕量甲烷气体检测仪,在被测气体浓度为50~5 000μmol·mol^(-1)的范围内,对二次谐波信号进行了提取,并利用最小均方误差准则分别对气体浓度、信噪比的关系、谐波峰值信号与气体浓度的关系进行了线性拟合,最低检测限达到了1.4μmol·mol^(-1)。实验表明,谐波波形对称性良好,未观察到强度调制现象,消除强度调制等因素对谐波检测的影响。 展开更多
关键词 痕量甲烷 tdlas-wms 分布反馈式激光器 二次谐波
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基于TDLAS-WMS的中红外痕量CH_4检测仪 被引量:12
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作者 曲世敏 王明 李楠 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3174-3178,共5页
为了对痕量甲烷(CH4)进行非接触式检测,采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,利用CH4位于中红外波段1 332.8cm-1吸收谱线,设计并研制出痕量CH4检测仪。该仪器使用中心波长为7.5μm的中红外量子级... 为了对痕量甲烷(CH4)进行非接触式检测,采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,利用CH4位于中红外波段1 332.8cm-1吸收谱线,设计并研制出痕量CH4检测仪。该仪器使用中心波长为7.5μm的中红外量子级联激光器(QCL),通过调谐系数-0.2cm-1·A-1,采用固定工作温度调节其注入电流(0.6-1.6 A)的方式使其发光光谱扫描CH4气体吸收谱线(1 332.8cm-1)。在光学结构方面,该仪器采用光程为76m的herriott长光程密闭气体吸收气室,配合差分检测光路,降低了由激光光源波动引起的噪声,确保对痕量CH4进行检测。实验中,实现了40×10-9最低检测下限,检测结果的相对误差为0.09%,稳定度优于2.8%,验证了该仪器的可行性。 展开更多
关键词 光谱学 可调谐二级管吸收光谱与波长调制光谱 直接吸收 CH4 量子级激光器 herriott气室
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VCSEL激光光源的单光路TDLAS氨气检测系统的研制 被引量:1
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作者 王彪 鹿洪飞 +3 位作者 李奥奇 黄硕 戴童欣 连厚泉 《激光杂志》 北大核心 2020年第5期57-61,共5页
基于TDLAS检测方法,选择了1512 nm附近NH3分子的吸收峰作为吸收谱线,研制了一种采用VCSEL激光光源的单光路近红外NH3检测系统。提出了时分复用差分调制技术,可消除在单光路检测系统中由于激光光源波动引起的背景噪声。实验研究了不同浓... 基于TDLAS检测方法,选择了1512 nm附近NH3分子的吸收峰作为吸收谱线,研制了一种采用VCSEL激光光源的单光路近红外NH3检测系统。提出了时分复用差分调制技术,可消除在单光路检测系统中由于激光光源波动引起的背景噪声。实验研究了不同浓度的NH3检测的响应情况,记录二次谐波(2f)信号的峰值并进行线性拟合,线性度为0.9997。系统的检测下限为8 g/m^3,在NH3浓度100~1000 g/m^3范围内,系统的检测精度0.81%~5.30%之间。对浓度为500 g/m^3的NH3样品进行了时长10 h的稳定度观测实验,检测数据波动小于±5.72%,表征了系统良好的稳定度。 展开更多
关键词 氨气检测 tdlas-wms 单光路 时分复用差分调制
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基于中红外光谱技术的非接触式气体识别电子鼻系统 被引量:3
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作者 郑明杰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第9期65-67,共3页
为了对混合气体进行非接触式识别,基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制光谱(TDLAS—WMS)技术,采用激射波长为中红外的可调谐分布反馈式量子级联激光器(DFB—QCL),设计并研制了可对被测混合气体进行实时、非接触识别的电子鼻系统。... 为了对混合气体进行非接触式识别,基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制光谱(TDLAS—WMS)技术,采用激射波长为中红外的可调谐分布反馈式量子级联激光器(DFB—QCL),设计并研制了可对被测混合气体进行实时、非接触识别的电子鼻系统。该系统采用主成分分析(PCA)和反向传播(BP)混合神经网络模式,通过LabVIEW对气体"指纹信息"数据库进行分析。实验结果表明:该系统可以区分成分为一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、二氧化氮(NO2)和乙烯(C2H4)的混合气体,为混合气体非接触式识别提供了一种便利方法。 展开更多
关键词 非接触式 可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制光谱 分布反馈式量子级联激光器 主成分分析 反向传播 电子鼻
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基于TDLAS-WMS的高灵敏度电子鼻传感器设计 被引量:5
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作者 陈思慧 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2017年第3期317-321,共5页
为了对痕量有害气体(甲烷为例)进行非接触式检测,本文基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)相结合的检测技术,采用中心波长为7.5μm的量子级联激光器(QCL),设计并研制出高灵敏度电子鼻传感器系统.在室温条件下,通过... 为了对痕量有害气体(甲烷为例)进行非接触式检测,本文基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)相结合的检测技术,采用中心波长为7.5μm的量子级联激光器(QCL),设计并研制出高灵敏度电子鼻传感器系统.在室温条件下,通过调节QCL注入电流,使其发光光谱扫过甲烷(CH4)气体吸收谱线.同时采用紧凑型herriott气室(长度为40 cm,容积为800 m L),使得系统总光程达到16 m.利用该传感器系统,对不同浓度的CH4进行测量,结果显示,测量相对误差小于7%,检测下限为1×10^(-9).同时,研究人员可以通过更换其他激射波长的QCL,实现对其它有害气体的检测. 展开更多
关键词 非接触式 痕量 甲烷 tdlas-wms技术 量子级联激光器 herriott气室 长光程 传感器
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基于TDLAS-WMS的近红外痕量CH_4气体传感器 被引量:3
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作者 李丽 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第8期90-93,共4页
为了对煤矿CH4气体进行实时监测,基于混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,采用中心波长为1.65μm的分布反馈(DFB)激光器,设计并研制出痕量CH4气体传感器。利用自主设计的DFB激光器温度控制器,通... 为了对煤矿CH4气体进行实时监测,基于混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,采用中心波长为1.65μm的分布反馈(DFB)激光器,设计并研制出痕量CH4气体传感器。利用自主设计的DFB激光器温度控制器,通过调节激光器工作温度,进而使其发光光谱扫描CH4气体的吸收跃迁谱线。同时利用WMS检测技术将待测信号频率移至高频区,减小1/f噪声。利用该痕量CH4气体传感器,在被测气体体积分数为(0~106)×10^-6的范围内,对二次谐波信号进行了提取。测试结果显示:在(0~106)×10^-6范围内相对测量误差小于7%,检测下限为11×10^-6。同时,研究人员可以通过更换其他波长的激光器,实现对其他气体的检测。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱—波长调制光谱 痕量CH4 1 f噪声 二次谐波信号
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