基于TDLAS的气体检测技术算法

作者：贾军伟; 李伟; 柴昊; 张书锋; 张明志; 崔鸿飞; 刘敬敏; 刘展

来源：红外与激光工程, 2019, 48(05): 202-208.

• TDLAS
• 气体检测
• 谐波信号
• 数值模拟

可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)技术是一种具有高灵敏度、高分辨率的气体吸收光谱检测技术,具有响应快、精度高、单模特性优秀、通用性强等优势。TDLAS直接吸收法通过测量绝对吸收强度来计算待测气体温度和浓度,但容易受到颗粒物浓度、激光强度波动等影响。TDLAS波长调制法采用高频正弦信号对激光器进行调制,使得激光输出频率和强度同时受到调制,具有高信噪比和灵敏度的特点,但是需要通过标定实验或复杂的算法来确定气体参数。因此,通过吸收光谱理论和波长调制理论,推导出蕴含分子吸收信息的谐波通项表达式,并在此基础上分析谐波信号与待测气体绝对吸收强度之间的关系,建立了一种基于谐波信号的绝对吸收强度测量算法。以NH3分子在1 531 nm附近的谱线为例进行数值分析,发现调制幅度达到a=0.032 cm-1(调制系数m=2)时,仿真结果与理论计算结果(a=0)相对误差不超过2%,进一步验证了算法的可靠性与准确性。

• 单位
  北京东方计量测试研究所