設(shè)計了一種基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)的甲烷（CH₄）氣體監(jiān)測裝置,該裝置具有溫度監(jiān)測范圍大、監(jiān)測精度高和實時監(jiān)測的優(yōu)點。監(jiān)測裝置的激光光源為波長1 650 nm的反饋式激光器,應(yīng)用波長調(diào)諧與鎖相放大器技術(shù),對周圍環(huán)境進行溫度補償與背景扣除,可以較準(zhǔn)確地測量周圍環(huán)境中CH₄的體積分?jǐn)?shù)。實驗表明,當(dāng)CH₄體積分?jǐn)?shù)小于1%時,該裝置的監(jiān)測精度為±0.02%;當(dāng)CH₄體積分?jǐn)?shù)大于1%時,裝置監(jiān)測誤差小于±0.8%,實時監(jiān)測的最長響應(yīng)時間為10 s。裝置的溫度范圍為0～40℃,可滿足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中對CH₄等氣體體積分?jǐn)?shù)的監(jiān)測需求。 

【文章來源】：能源與節(jié)能. 2020,(03)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

全數(shù)字鎖相放大器結(jié)構(gòu)示意圖

應(yīng)用上述二次諧波監(jiān)測與全數(shù)字鎖相放大技術(shù)，設(shè)計出了CH4體積分?jǐn)?shù)測量裝置的結(jié)構(gòu)圖，具體如圖2所示。該裝置主要包括光路傳感器和控制電路元件。2.1 光路傳感器

根據(jù)相關(guān)文獻記載，CH4的氣體吸收譜為1.6～1.7μm[3]，可以有效地吸收波長為1 650 nm左右的光，且空氣中常見的氣體如N2、O2、CO2等的吸收光譜距離此波較遠(yuǎn)，因此選擇此波長的激光可以有效地監(jiān)測空氣中CH4體積分?jǐn)?shù)而不受其他氣體的干擾。裝置的激光發(fā)射器采用的是DFB激光器，此激光器是一種基于布拉格光柵結(jié)構(gòu)的裝置，發(fā)射的激光頻率范圍較窄，激光器工作的功率較大，且結(jié)構(gòu)較為簡單，可以極大地簡化小型監(jiān)測裝置中激光發(fā)射器的結(jié)構(gòu)，進一步提升系統(tǒng)的集成度，縮小裝置的體積，降低制造成本。同時，該激光器僅需調(diào)節(jié)工作電流即可便捷地調(diào)節(jié)激光的波長，這使得監(jiān)測裝置的應(yīng)用更加靈活。在本文所設(shè)計的裝置中，DFB激光器為發(fā)射中心波長為1 650 nm的激光器，額定功率為1.2 m W，接收激光的裝置為響應(yīng)范圍在1 000～1 800 nm的光電二極管。DFB激光器發(fā)射的激光經(jīng)過反射池的多次反射后通過氣體監(jiān)測室中待監(jiān)測的CH4后由光電二極管接收。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]調(diào)制光柵Y分支可調(diào)諧激光器高精準(zhǔn)波長調(diào)諧特性[J]. 鄭勝亨,楊遠(yuǎn)洪.  中國激光. 2019(02)
[2]基于Er∶YAG單頻可調(diào)諧激光器的甲烷吸收光譜測量[J]. 鄭巖,王然,葉青.  光學(xué)技術(shù). 2014(01)

碩士論文
[1]全光纖可調(diào)諧激光器自混合絕對距離測量研究[D]. 王德輝.安徽大學(xué) 2017



本文編號：3355780