基于TDLAS的气体检测技术算法

基于TDLAS的气体检测技术算法

贾军伟;李伟;柴昊;张书锋;张明志;崔鸿飞;刘敬敏;刘展

【期刊名称】《红外与激光工程》 【年(卷),期】2024(048)005

【摘要】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. 【总页数】7页(192-198)

【关键词】TDLAS;气体检测;谐波信号;数值模拟

【作者】贾军伟;李伟;柴昊;张书锋;张明志;崔鸿飞;刘敬敏;刘展

【作者单位】北京东方计量测试研究所,北京100086;北京东方计量测试研究所,北京100086;北京东方计量测试研究所,北京100086;北京东方计量测试研究所,北京100086;北京东方计量测试研究所,北京100086;北京东方计量测试研究所,