中红外甲烷检测仪稳定性实验及温度补偿研究

作     者：叶玮琳 郑传涛 王一丁 

作者机构：汕头大学工学院广东汕头515063 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林长春130012 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2014年第34卷第3期

页      面：265-269页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61307124 61077074) 国家科技支撑计划项目(2013BAK06B04) 广东省教育厅研项目(2013LYM_0030) 吉林省科技发展计划项目(20120707 201101036) 长春市国际合作项目(11GH01) 汕头大学科研启动基金(NTF12022) 汕头大学青年科研基金(YR12005) 

主　　题：光电子学 红外技术与应用 甲烷检测 温度补偿 仪器稳定性 

摘      要：利用甲烷分子在中红外3.31μm波段的吸收特性,设计并研制了一种便携式甲烷检测仪。为了研究仪器的稳定性,对其在体积分数为0×10-6气体下的输出电压信号做了长时间测试,结果显示,由于环境温度发生变化,半导体电子元件和光学元件参数以及甲烷分子吸收系数均发生漂移,使检测仪输出电压信号的相对漂移达1%。为了抑制温度变化对仪器检测性能的影响,进一步实验研究了仪器输出电压随温度的变化关系,并根据这一关系,对温度漂移造成的信号偏差进行了补偿。引入温度补偿后的实验结果显示,针对体积分数为0×10-6的样品气体,仪器输出电压每周相对波动从1%降至0.46%,体积分数波动范围从86×10-6降至37×10-6。针对体积分数为3250×10-6的样品气体,计算了仪器的阿伦方差曲线,当采样时间大于500s时,阿伦方差几乎趋于定值,其标准差小于10×10-6。因此,通过温度补偿,在一定程度上消除了环境温度的影响,从而改善了仪器的稳定性。