近红外激光二氧化碳传感系统的研制及应用

作者：李亚飞; 刘志伟; 张天羽; 郑传涛^*; 王一丁

来源：光学学报, 2020, 40(05): 144-150.

• 激光光学
• 传感器
• 红外吸收光谱
• 可调谐激光二极管吸收光谱
• 气体检测

采用可调谐激光二极管吸收光谱技术,研制了一种近红外激光二氧化碳(CO2)传感系统。该系统包含中心波长为1572 nm的分布反馈激光器、密集光斑型气室和铟镓砷探测器,利用LabVIEW程序提取二次谐波信号幅值并反演了CO2浓度。为了表征传感器性能,利用该系统开展了气体检测实验。结果显示,当调制深度为0.32 cm-1时,二次谐波信号的幅值最大;在体积分数为0～3%范围内,二次谐波信号的幅值与CO2浓度具有较高的线性度(拟合优度为0.999);当CO2体积分数为0时,连续测试1 h,反演得到的浓度波动范围为-2×10-4～1.17×10-4;当积分时间为297 s时,系统的灵敏度检测下限为2.7×10-6;考虑动态配气时气体的扩散时间,系统的响应时间为40～42 s;连续15 h测量室内大气中CO2浓度,测得的CO2平均体积分数约为(560±46)×10-6。与已经报道的传感器相比,该气体传感系统呈现出类似的品质因数,可在工农业生产、环境保护等领域得到一定的推广和应用。

• 单位
  吉林大学