基于微型多次反射腔的TDLAS二氧化碳测量系统

海气界面CO_2测量对于海洋科学研究具有重要意义,在目前的海洋CO_2测量仪器中,基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的设备因灵敏度高、环境适应性强等特点受到关注。TDLAS系统的体积和灵敏度通常受限于多次反射腔的大小和光程。针对海洋CO_2脱气量小且灵敏度高的测量需求,自主设计了一套微型多次反射腔,用于TDLAS系统的CO_2测量。该微型多次反射腔采用两片口径为25.4mm、焦距为50mm的球面反射镜,以38mm的腔长实现了253次反射,获得了约10m的光程,封装后的样品池体积仅有90mL。基于该微型多次反射腔搭建了一套直接吸收TDLAS的CO_2气体浓度测量系统,通过标准气体对该系统进行了测试,检测限约为26×10^(-6),不同浓度气体线性相关度R^2为99.986%。同时还将该系统与LGR公司生产的便携式温室气体分析仪(UGGA)进行了对比测量,结果表明二者在白天CO_2浓度波动较大和夜晚CO_2浓度变化较平稳两种情况下均表现出较好的一致性,R^2大于97%。实验结果证明了系统性能,下一步将优化试验装置并进行现场应用。