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摘要
甲烷（CH4）是天然气的主要成分，快速探测潜在的天然气泄漏、科学预防泄漏事故的发生是保障城市天然气管道输运安全的关键。基于中红外可调谐半导体激光吸收光谱技术，研制了一种检测大气痕量甲烷的传感器系统。采用中心波长为3291 nm的带间级联激光器作为光源，探测CH4位于3038.5 cm-1处的较强吸收峰。采用有效光程为26.4 m的多通池作为气室，增强了气体吸收。采用波长调制光谱技术，降低了CH4检测下限。Allan方差结果表明，当积分时间为54 s时，系统的检测下限为6.2×10-10。采用LabVIEW平台获取了浓度数据和天气站数据，基于气体湍流模型，并结合粒子群优化算法，给出了一种移动式天然气泄漏源定位方法。利用所研制的传感器系统，在吉林大学校园开展了大气甲烷移动监测实验和天然气泄漏源定位实验，验证了该传感器系统具有较强的移动探测能力。研究结果为天然气泄漏快速溯源提供了一种有效途径。
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