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摘要
搭建了一套基于频分复用的石英音叉增强型光声光谱双组分气体传感系统,实现了CH4和CO2的高灵敏探测。以中心波长分别为1654 nm和2004 nm的两支分布式反馈(DFB)激光器作为激发光源,利用函数发生器将工作在石英音叉共振频率附近的不同频率正弦调制电流分别注入到两支激光器中,同时激发产生了CH4和CO2光声信号,并利用数字锁相放大器对该信号进行解调,得到二次谐波信号,实现CH4及CO2的同时探测。实验结果表明,两种气体的光声信号之间无干扰。在常压下,通过配气系统配置不同浓度的CH4和CO2样品,开展了CH4和CO2浓度与对应二次谐波信号的关系研究,获得了良好的线性响应结果,线性相关系数均大于0.994。对体积分数为500×10-6的CH4和体积分数为2000×10-6的CO2标准气体进行了长时间连续测量,并利用Allan方差对系统性能进行了评估,结果表明,该系统对CH4和CO2的最低检测限分别为0.58×10-6和1.32×10-6,对应的归一化噪声等效吸收系数分别为7.2×10-9 cm-1·W·Hz1/2和9×10-9 cm-1·W·Hz1/2。
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