文档介绍：第!"卷!第#期! !!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析$%&'!"!(%'#!))/"!"-/"!#
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痕量气体可调谐激光二极管吸收光谱分析系统在线自校准技术研究
张!军/!.!朱!永/" !陈俊清.!梁!波/
/I重庆大学光电工程学院!光电技术及系统教育部重点实验室!重庆!#"""!"
.I中国四联集团技术中心!重庆!#"//./
摘!要!可调谐激光二极管吸收光谱技术$\_]:0%是最有潜力的痕量气体在线监测技术之一#受测量原理
的限制!其测量结果受温度和气压影响很大!目前多采用现场安装传感器来测量温度和气压信息!以对该误
差进行修正#提出了利用在线参考气室对\_]:0系统中温度"气压变化引起的测量误差进行在线自校准&
该参考气室内包含标准浓度的被测气体!并带有能变形的压力膜盒!工作的时候!该气室被放置在被测气体
工作环境中!能自适应地调整室内气压和温度&在一次扫描过程中同时测得工作光路和参考光路的吸收光
谱!并求得二者的吸收谱线强度比!即可得到校准后的被测痕量气体的浓度!无需考虑温度和气压影响&还
介绍了这一自校准系统的原理"设计"实验和现场应用#
关键词!可调谐激光二极管吸收光谱学&污染&痕量气体&自校准
中图分类号!=##!'/!!文献标识码!:!!!(#)!/"'!<+#"E';558'/"""-",<!#."/"$"#-/"!"-",
传感器的寿命和精度都不好!难以提供准确的温度和气压信
引!言息用于误差的补偿#这些问题降低了\_]:0系统的测量精
度!从而限制了现有可调谐激光二极管吸收光谱技术在流程
!!我国是世界第二大能源消耗国!也是污染气体排放量最工业中的应用&因此!有必要对该系统的温度+气压自校准
大的国家之一(/)&为保证可持续发展!我国制定了-节能减技术进行深入的研究#
&以化工"石化"火电"纺织以及炼钢等为代
表的流程工业是高能耗"重污染的产业!因而是顺利实施这/!理论分析
一国策的重中之重(.)&对其排放实施在线监测具有重要意
义# !!在\_]:0系统中!单色激光和被测气体的相互作用可
可调谐激光二极管吸收光谱技术$\_]:0%具有高光谱以用受激吸收的模型来描述&在被测气体是弱吸收介质!且
分辨率"高灵敏度和环境适应性好等优点!是目前逐步推广激光的强度远小于饱和光强的情况下!气体对激光的吸收可
的最佳痕量气体在线监测技术(!)#过去的."年里!\_]:0 以用比尔-朗伯定律$N114-]******@Q14341&73;%85H;)%描述如下(<)
(#)
的研究主要集中在提高系统灵敏度!提高信号处理精 4$'%,4"$'%1R)(1G$#%[$'1'"%I;%) $/%
(,) (+!>)
度!吸收线宽随温度气压变化规律的理论研究!以及其中''是激光频率!4$'%和4"$'%分别代表透射光和入射光
()
在不同气体测量场合的应用研究* 等方面!并且实现了测量的强度!I 是被测气体气压!; 是气体吸收光程!%是气体浓
仪器的商业化&然而!气体吸收谱线会随着