基于腔增强激光光谱的水中溶解甲烷传感系统

为探测水中甲烷气体浓度,研制了一种基于离轴积分腔输出光谱的水中溶解甲烷传感系统。系统由分布式反馈激光器(中心波长为1653 nm)、激光器温度控制模块、激光器电流驱动模块、谐振腔/气室、光电探测器、数据采集模块、数据处理模块和气液分离模块构成。利用配备的甲烷气体样品和纯氮气(N2),分别开展系统有效光程标定、直接吸收光谱信号的标定和稳定性测试等实验。使用浓度为10×10^(-6)的甲烷气体样品标定了系统有效光程,约为1906 m。将纯氮气作为目标气体,测量系统的稳定性。Allan方差分析结果表明,当积分时间为2 s时,系统检测灵敏度为92.8×10^(-9),当积分时间增加到134 s,系统的灵敏度可提高到13.2×10^(-9)。利用该系统开展自来水、雨水和湖水样品中溶解甲烷的浓度检测实验,结果证实了该技术及系统的工程实用价值。该研究及相关结果为水质检测和天然气水合物等清洁能源的勘探开发奠定了良好的基础。

可调谐激光和超连续谱激光的CO2测量对比研究

光谱测量技术具有测量范围广、探测灵敏度高、快速便捷等特点,被广泛应用于多种气体检测领域。基于直接吸收光谱(DAS)技术,设计并搭建了可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)测量系统和超连续谱激光吸收光谱(SCLAS)检测系统,分别利用中心波长为1430 nm的可调谐激光和1429 nm^1435 nm的超连续谱激光(SCL)作为光源,在常温(296 K)常压(1 atm)条件下,对模拟的燃气道中5.0%、6.3%、7.0%、7.9%、9.2%和9.8%的CO2进行对比研究,得到TDLAS技术和SCLAS技术浓度测量的标准差分别为2.84995×10^-5和9.47349×10^-7,最大相对误差分别为3.00%和2.03%,系统检测限分别为0.53×10^-6和10.30×10^-4。对比研究结果表明:SCLAS技术较TDLAS技术更能准确测量出待测气体浓度,而TDLAS技术灵敏度更高,可检测出燃气道内低浓度待测气体,研究结果可为工业烟道内CO2及其它痕量气体的检测提供重要参考。