基于中红外中空波导光纤的呼吸气体CO_2实时测量

作者：马帅; 吴涛^*; 孙城林; 周韬; 何兴道

来源：光学学报, 2020, 40(11): 215-221.

• 光谱学
• 激光吸收光谱
• 波长调制技术
• 呼吸气体分析
• 二氧化碳

提出一种基于中红外中空波导光纤的呼吸气体CO2测量系统,该系统使用中心波长为2.73μm的分布式反馈(DFB)激光器结合1 m长的中空波导光纤,采用免标定波长调制光谱技术(CF-WMS)对呼吸气体CO2进行实时测量。采用CF-WMS技术得到的CO2气体浓度与配制所得的标准气体浓度之间的线性度为0.9999,在体积分数为0%～6%的范围内,测量结果与标准气体体积分数值之间的最大绝对误差为0.01%。由CF-WMS技术反演的CO2体积分数精度为1.01×10-5,在最佳积分时间26.00 s时,CO2气体的探测极限为1.3×10-6。基于CF-WMS技术与传统的标定式波长调制技术(WMS)测量CO2气体体积分数的精度和灵敏度,并将两者进行比较,结果发现CF-WMS技术相对于WMS技术,测量精度提高了一倍,CF-WMS技术测量灵敏度为WMS技术测量灵敏度的1.4倍。对呼吸气体CO2实时测量时,采用CF-WMS技术测量的背景CO2体积分数基本稳定在3.8×10-4左右,呼吸末CO2体积分数稳定在5.7%附近。

• 单位
  南昌航空大学