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基于多模激光吸收光谱的CO浓度高灵敏度测量
  • ISSN号:1005-0086
  • 期刊名称:光电子-激光
  • 时间:0
  • 页码:-
  • 分类:O433.1[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093, [2]滨州学院物理与电子科学系 理论物理研究所,滨州256603, [3]上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心 上海市现代光学系统重点实验室,上海200093
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金(61077042,60677032,11104237)和上海市重点学科项目(S30502)资助项目
  • 相关项目:全光控制光波导神经元脉冲耦合效应及树突编码器件的研究
中文摘要:

为提高多模激光吸收光谱技术的探测灵敏度,采用1570nm多模二极管激光器为光源,以程长为100m的离散镜片型多通池作为气体吸收池,将多模二极管激光关联光谱技术、波长调制技术和长程吸收技术相结合,建立了一套具有高检测灵敏度和高稳定性的气体分子光谱测量系统。实验中将多模激光分成两束,一束作为参考光通过已知目标气体浓度的参考池,另一束通过混有待测气体的测量池,测量光信号和参考光信号被同时探测和解调。通过计算待测气体和参考池气体之间二次谐波信号峰值高度之间的关系,反演出CO的浓度。利用该装置测量了CO气体在1570nm附近的近红外吸收光谱。实验表明,CO浓度测量值与真实浓度值之间具有良好的线性关系,线性度为0.9995,平均偏差为1.19%,对C0的探测极限为37.3×10^—6,对同一样品在30min内的30次连续测量的标准偏差为0.839%,表明了系统良好的稳定性。

英文摘要:

A multi-mode laser absorption spectroscopy system with high detection sensitivity and high stability is built using an F-P multi-mode diode laser near 1570 nm as the light source. In order to improve the detection limit of the system,a discrete lens-type multi-pass cell with path length of 100 m is employed as the measurement absorption cell. The multi-mode diode laser correlation spectroscopy, wavelength modulation technology and long path absorption spectroscopy are combined to improve the performance of the system. In the experiment, the laser beam is spitted into two parts, which pass through the reference cell and measurement cell, respectively. The measuring light and the reference light signals are detected simultaneously. The performance of the system is validated by measuring the concentration of carbon monoxide (CO). The CO concentrations are derived from the relationship between the normalized WMS-2f signal peak heights of the measurement and reference signals which are selected based on high signal to noise ratio and correlation coefficient. The calculation results show that there is a highly linear relationship between the measured and actual CO concentrations,and the linearity is 0. 999 5 over the whole tested range. A detection limit of 37.3 ppm is achieved. The standard deviation of 0. 839 % is obtained using 30 successive measurements with each measurement time of -10 s during 30 min,which demonstrates the good stability of the system.

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期刊信息
  • 《光电子.激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:天津市教育委员会
  • 主办单位:天津理工大学 中国光学学会
  • 主编:巴恩旭
  • 地址:天津市西青区宾水西道391号
  • 邮编:300384
  • 邮箱:baenxu@263.net baenxu@aliyun.com
  • 电话:022-60214470
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-0086
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1182/O4
  • 邮发代号:6-123
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:16551