基于可调谐半导体激光吸收光谱的小型化C_2H_2测量系统

作     者：蒋利军 邱选兵 周庆红 邵李刚 杨雯 魏计林 李传亮 马维光 Jiang Lijun1, Qiu Xuanbing1, Zhou Oinghong2,3, Shao Ligang1, Yang Wen1, Wei Jilin1, Li Chuanliang1, Ma Weiguang4

作者机构：太原科技大学应用科学学院山西太原030024 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变研究中心极端条件物质特性实验室四川绵阳621010 西南科技大学理学院四川绵阳621010 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2018年第55卷第3期

页      面：442-447页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 07[理学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(11504256 U1610117 61405168 61675120) 山西省高等学校科技创新项目(2015166) 山西省高等学校创新人才支持计划 山西省回国留学人员科研资助项目(2016-096) 晋城市科技攻关计划(1201501004-22) 西南科技大学博士基金(13zx7123) 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变研究中心极端条件物质特性实验室开放基金(12zxjk08) 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变研究中心极端条件物质特性实验室平台基金(14tdjk01) 

主　　题：光谱学 C2H2气体检测仪 可调谐半导体激光吸收光谱 波长调制-多光程吸收技术 检测灵敏度 小型化 

摘      要：基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,研制了一套近红外波段的乙炔(C_2H_2)气体检测系统,该装置采用波长调制-多光程吸收光谱技术,提高了系统的检测灵敏度;为了优化系统测量条件,在压强范围为5.3~12.0kPa和调制幅度为0.010~0.035V条件下,测量了体积分数为5×10^(-5)的C_2H_2标准气体的光谱信号,并测量了不同浓度的C_2H_2在总压强为10.7kPa时的二次谐波信号;为了进一步验证系统的稳定性,采集60s的光谱信号,通过Allan方差分析获得了系统的最佳探测时间和探测极限。结果表明:压强为10.7kPa且调制幅度为0.030V时的二次谐波信号强度最大;C_2H_2气体浓度与二次谐波幅值呈良好的线性关系,并且C_2H_2体积分数为1×10^(-6)~5×10^(-5)时的测量误差较小,小于±2%;该实验系统的最佳探测时间为7.2s,探测极限为2.8×10^(-11);该仪器采用基于嵌入式系统设计的激光器驱动和数字锁相放大器,具有结构简单、体积小、便于集成等特点,适用于工业现场和气体运输等方面。