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摘要
为了准确测量地震断裂带溢出的痕量CO2气体浓度，文中采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术，选取波数4 978.202 cm-1作为CO2检测系统的吸收谱线，采用有效光程为40 m的多通池，以STM32作为主控和数据处理核心器件，研制了高精度CO2检测系统。针对系统中的探测器噪声与光学干涉条纹噪声，利用卡尔曼-小波分析算法滤波提升系统性能。实验表明，与滤波前相比，系统在50 ppmv CO2浓度下的二次谐波信噪比提升了2.06倍。在不同CO2浓度下(50、300、1 000、4 000、8 000 ppmv)，系统误差为2.57%～2.66%。系统测量4 000 ppmv浓度下的CO2时检测精密度达到20.9 ppmv。利用Allan方差分析得出，积分时间在约61 s时对应的最低探测下限(MDL)为5.2 ppmv，实现了对CO2气体的高精度测量。结果表明，所设计的高精度CO2系统可以在气体检测领域为预测地震前兆提供良好前景。
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单位中国科学院长春光学精密机械与物理研究所; 吉林工程技术师范学院; 吉林大学; 北京智芯微电子科技有限公司; 吉林建筑大学城建学院
