应用单一超窄线宽激光器的多气体检测系统设计

应用超窄线宽半导体激光器的波长扫描和光谱调制技术,设计了一种高精度多组分气体实时在线检测系统。系统采用单一超窄线宽可调谐半导体激光器作为光源,设计了新型串联式气室结构减小横向空间、增加光程长,并通过三角波信号对光源光谱进行调制;结合时分复用和空分复用技术,利用超窄线宽激光的特性实现了CO,CO2,CH4多组分气体浓度的同时多点检测。实验结果表明,对CO,CO2,CH4多组分气体浓度测量的线性相关度为0.99,最大相对误差<2%;逐次充入一定体积CH4,CO2,CO气体,动态响应时间均小于10 s。长时间稳定性实验显示,多组分气体浓度最大波动<0.02%。该系统精确度高、稳定性好,具有较好的动态响应特性,可用于电力变压器故障气体的实时在线监测。

基于超窄线宽激光器的多气体光声光谱检测研究

针对多组分痕量气体检测中精确度差、灵敏度低等问题,设计了基于光源波长扫描技术的光声光谱式多组分痕量气体检测系统。系统采用单一超窄线宽半导体激光器作光源,设计了一阶纵向共振式多光程吸收光声池,通过正弦信号对光源波长进行调制,并结合二次谐波信号检测技术和超窄线宽激光特性,有效地消除了吸收池内的背景噪声和光源抖动的影响,实现了C2H2、CO和CO2多组分低浓度气体同时检测。实验结果表明,C2H2、CO和CO2多组分气体浓度测量线性相关度为0.99,最大相对误差小于2%,极限检测灵敏度分别为5×10-6、12×10-6和15×10-6;长时间稳定性实验,多组分气体浓度最大相对波动小于1.5%。系统精确度好、灵敏度高并具有较好的稳定性,可用于电力变压器故障气体实时在线监测。