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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 15 毫秒
1.
使用准连续二极管激光器进行多重调制光谱检测时,发现吸收光谱信号中存在着丰富的倍频、和频以及差频成分;从激光与气体吸收谱线的非线性作用角度研究了倍频、和频及差频等信号存在的必然性;从实验角度对信号特征进行研究,发现其中有些和频、差频成分的幅度比传统调谐二极管激光吸收光谱技术中的二次谐波信号的幅度更大,有望在准连续调制谱技术中提高检测的灵敏度。  相似文献   

2.
A novel and efficient absorption line recovery technique is presented. A micro-electromechanical systems (MEMS) mirror driven by an electrothermal actuator is used to generate laser intensity modulation through the mirror reflection. Tunable diode laser spectroscopy (TDLS) and photoacoustic spectroscopy (PAS) are used to recover the target absorption line profile which is compared with the theoretical Voigt profile. The target gas is 0.01% acetylene (C2H2) in a nitrogen host gas. The laser diode wavelength is swept across the P17 absorption line of acetylene at 1535.4 nm by a current ramp, and an erbium-doped fibre amplifier (EDFA) is used to enhance the optical intensity and increase the signal-to-noise ratio (SNR). A SNR of about 35 is obtained with 100 mW laser power from the EDFA. Good agreement is achieved between the experimental results and the theoretical simulation for the P17 absorption line profile.  相似文献   

3.
The expressions of the second harmonic(2f) signal are derived on the basis of absorption spectral and lock-in theories.A parametric study indicates that the phase shift between the intensity and wavelength modulation makes a great contribution to the 2f signal.A self-calibration wavelength modulation spectroscopy(WMS) method based on tunable diode laser absorption spectroscopy(TOLAS) is applied,combining the advantages of ambient pressure,temperature suppression,and phase-shift influences elimination.Species concentration is retrieved simultaneously from selected 2f signal pairs of measured and reference WMS-2f spectra.The absorption line of acetylene(C_2H_2) at 1530.36 nm near-infrared is selected to detect C_2H_2 concentrations in the range of 0-400 ppmv.System sensitivity,detection precision and limit are markedly improved,demonstrating that the self-calibration method has better detecting performance than the conventional WMS.  相似文献   

4.
The line broadening of gas absorption spectrum is a significant but unknown factor in traditional demodulation of wavelength modulation spectroscopy, which is a kind of tunable diode laser absorption spectroscopy in weak absorption cases. In this paper, another signal demodulation method based on some simple algebraic operations with the amplitudes of the zero-, second-, and fourth-order harmonics was proposed. With this method the effect of spectrum broadening could be selfeliminated. That makes the amplitude of the demodulated signal is irrelevant to the broadening, and enables the direct and fast measurement without complex simulations and curve fittings in traditional method.  相似文献   

5.
By using a tunable diode laser spectrometer with one absorption White cell for low pressure and one photoacoustic cell for high pressure, line shape parameters of the R3 triplet of the 2ν3 band of methane at 1.65 μm were measured. The absorption line was recorded by using the wavelength modulation spectroscopy technique with first harmonic detection. The broadening and shift coefficients were obtained by fitting the first harmonic absorption signal while varying the pressure of different perturbing gases: air and noble gases (helium, neon, argon, krypton and xenon). We present here the results for the R3 triplet. The observed shift and broadening coefficients behaviors are discussed. Received: 17 November 2000 / Revised version: 19 February 2001 / Published online: 27 April 2001  相似文献   

6.
基于可调谐激光吸收光谱技术,主要采用数据处理的方法如互相关、小波分析等降低光谱吸收技术的测量下限。采用可调谐激光吸收光谱技术中的波长调制技术,对较低浓度下的NH3进行了降低测量下限的试验研究。采用近红外波段2.25 μm附近的一组ν23 NH3吸收谱线,其强度远高于1.5 μm处谱线,结合波长调制技术在最优信噪比的条件下对常温常压下不同浓度的NH3进行了测量。为了保证实验条件下测量得到的二次谐波信号的峰值高度达到最大且信噪比最优,实验在调制系数为2.2左右的情况下,通过加载最优的高频调制信号来保证信噪比(SNR)。在10 m长的Herriott池中探测到了浓度为0.6×10-6的二次谐波信号,其中信号处理部分主要采用相关分析、多次平均以及小波变换分析来控制中心波长的移动和降低噪音的干扰。结果表明,经过数据处理以后的谐波信号,其检测下限降低到处理前的约百分之一,且不需要增加任何实验设备就可以很好的抑制噪音的影响,将相关分析和小波分析与波长调制技术相结合,这种数据处理方法对于在线检测技术具有很好的实用价值。  相似文献   

7.
张锐  赵学玒  胡雅君  郭媛  王喆  赵迎  李子晓  汪曣 《物理学报》2014,63(7):70702-070702
针对可调谐半导体激光吸收光谱一次谐波信号中具有背景信号及较大的基线信号,提出一种新型的背景消除与基线校正的处理方法.分析了一次谐波背景中的激光器相关强度调制信号,电子学噪声和光学干涉条纹,采用无吸收谱线区域检测谐波方法消除背景信号.给出了激光器不同工作温度时的电流和强度之间的关系曲线,由此设计出消除背景后剩余基线的校正方法.文中给出了背景搜索方法的原理以及LabView软件流程图.设计了检测氟化氢气体的实验系统,根据谱线选取原则确定吸收谱线为1312.59 nm,设置激光器的工作温度为27.0?C,对应的背景温度为30.2?C.一次谐波信号经过背景消除和基线校正后,信号的畸变得到明显改善,基线得到校正,验证了该方法在激光器其他工作温度(26.7—27.2)是有效的,并对HF气体浓度精度的改善进行了定量分析,为一次谐波信号的后续处理提供了方便.  相似文献   

8.
The minimum absorption detectable by a tunable diode laser spectrometer utilising harmonic techniques is often limited by interference fringes generated by scattered light. The sensitivity of the spectrometer to absorption can be increased by applying a jitter modulation. In this paper, the theory of harmonic response for single- and two-tone modulation over optical fringes and Lorentzian absorption lines is developed and compared to experimental measurements. A simple analytic expression for the two-tone harmonic line shape is derived. This expression provides a physical understanding of the effects of the second modulation, and a means to unravel the effects of the second modulation on the linewidth and line shape. For a specific choice of the jitter frequency and phase, it is possible to simultaneously minimise the fringe signal and increase the harmonic absorption signal. The results of this investigation are applicable to trace gas detection using tunable diode lasers, and to other areas of spectroscopy and magnetic resonance where harmonic techniques are used.This work was supported by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, and the Ontario Ministry of the Environment  相似文献   

9.
可调谐半导体激光吸收光谱作为一种高灵敏度、高选择性、非侵入的痕量气体实时检测技术,已在大气监测、工业控制等方面得到广泛应用。采用一种新型宽带可调谐的SG-DBR半导体激光器(可调谐范围1 520~1 570 nm)作光源,并通过自编程序对该激光器设定了18个通道,输出波长分别对应CO,CO2以及H2O的吸收谱线中心位置,设计和构建了一个基于近红外可调谐半导体激光吸收光谱的多组分气体光谱测量系统,描述了相关的光学系统设置,结合波长调制(wm)的二次谐波技术测量其中14个通道(分别对应CO和CO2的吸收谱线)的吸收光谱,系统获得的CO和CO2峰值吸收探测极限能够达到10-5。实验结果验证了SG-DBR激光器在波长调制吸收光谱多组分气体检测领域的可行性。在实际应用过程中使用单个SG-DBR激光器可以实现多组分气体的同时测量,有效降低设备成本和系统复杂性。  相似文献   

10.
可调谐二极管激光吸收光谱二次谐波检测方法的研究   总被引:9,自引:0,他引:9  
可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)是利用二极管激光器的波长扫描和电流调谐特性来实现痕量气体吸收曲线二次谐波检测的一种新技术,具有高灵敏、高选择性、高精度等特点。理论分析和实验结果表明:利用二次谐波检测到的信号特征除了与被测气体的吸收特征有关外,还与波长扫描参数和电流调制参数有密切的关系。通过研究不同波长的扫描参数和在功率调制参数下的二次谐波曲线,分析了它们的波形特征和稳定性,以便寻求最佳的波长扫描参数和功率调制参数,从而使二次谐波曲线的稳定性和形状达到最佳。  相似文献   

11.
CO2分子的近红外二极管激光吸收光谱灵敏探测   总被引:13,自引:4,他引:9  
利用近红外二极管激光波长调制技术与二次谐波探测结合初步观测了CO2 分子在波长 1.5 7μm附近的吸收 ,获得了最小可探测吸收为 8.6× 10 -5(信噪比为 2 ) ,对应 5 0 0× 10 -6m-1的探测灵敏度。  相似文献   

12.
根据可调谐二极管激光吸收光谱及谐波探测的原理,建立以分布反馈式半导体激光器为可调谐光源,利用多次反射池进行点式采样的实验装置。基于甲烷分子1 653.7 nm附近的吸收线,实验研究二次谐波信号对甲烷浓度的响应线性,并实现空气中甲烷本底含量的测量。研究结果表明可调谐二极管激光气体检测技术可为城市燃气管道泄漏探测提供了一种灵敏度高、抗干扰能力强的有效手段。  相似文献   

13.
高灵敏度激光吸收光谱中的微弱信号处理   总被引:1,自引:0,他引:1  
孙义  谈图  高晓明 《应用光学》2008,29(2):257-261
可调谐二极管激光频率调制吸收光谱(FM-TDLAS)技术是一种高灵敏度的痕量气体检测方法。为改善以CH4为目标气体检测系统的信噪比,提高系统的检测灵敏度,以双平衡混频器(double balanced mixer)为核心,设计了一套用于提取被噪声淹没的微弱信号的调制解调高频相敏探测器。在对高频相敏探测器进行具体设计和分析的基础上, 结合实验,利用CH4气体在1653nm附近的近红外吸收光谱,对整体电路的性能进行了测试,获得了具有较高信噪比的二次和一次谐波信号,检测灵敏度可达10×10-6。  相似文献   

14.
利用室温下单模运行的近红外半导体二极管激光,报导了波长调制共振光声光谱结合二次谐波探测技术.实验系统应用到乙炔探测,在1个标准大气压和3毫瓦平均光功率以及3毫秒锁相积分时间条件下其探测灵敏度可达10ppm(体积比),归一化到激光功率和系统带宽最小可探测吸收为4.0×10-8Wcm-1/Hz,并且实验中发现系统最佳压力响应值在2.66×104Pa附近.本实验装置可有效的消除光声光谱系统中常见的窗片和光声腔壁吸收入射光而引起的背景噪声.此外,相对于其他方法我们描述的基于半导体激光共振光声光谱具有很大的优点,为进一步发展便利、实用、便携式环境监测仪器奠定了坚实的基础.  相似文献   

15.
非标定波长调制吸收光谱气体测量研究   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
李宁  翁春生 《物理学报》2011,60(7):70701-070701
为消除可调谐激光调制吸收光谱气体测量技术对于标定过程的依赖,研究了二次谐波信号的非标定波长调制气体测量方法.通过对测量的二次谐波线型进行分析,给出相同工况下二次谐波模拟信号,并利用测量与模拟二次谐波信号进行线性拟合直接计算气体浓度.实验室内采用非标定波长调制气体测量方法,利用 6336.24 cm-1处特征吸收谱线对10 cm长气体吸收池内的CO2进行了测量.结果表明,非标定波长调制气体测量方法可适应各种不同条件,适合于现场气体在线测量.当调制系数在1.8—3. 关键词: 波长调制 二次谐波 吸收光谱 半导体激光器  相似文献   

16.
基于可调谐二极管激光吸收光谱遥测CH4浓度   总被引:5,自引:3,他引:2  
文章对可调谐二极管激光的直接吸收和波长调制光谱进行了理论分析,设计了一套用于研究甲烷吸收特性的测量系统.近红外二极管激光工作在室温下,选用波长为1.65 μm,利用甲烷的2v3带R(3)线实现对甲烷气体的吸收测量,对测量的信噪比和系统的基本噪声源进行了分析,为实现甲烷浓度的在线遥测打下基础.  相似文献   

17.
在开采煤矿的生产活动中,遇到煤矿爆炸或地震、地质等自然灾害,会导致坍塌、掩埋、堆积等情形,进而形成复杂的封闭环境。如果发生人员被困等突发情况,破灾救援、挽救生命工作显得至关重要。封闭环境中O2的浓度随时间的变化直接威胁到被困人员的生命安全,及时掌握被困人员所处环境的O2浓度变化对破灾救援机器人作业实施有着非常重要的指导意义。为准确测量O2的浓度,以封闭室内O2为研究对象,综合应用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术和波长调制光谱(WMS)技术,设计了一套准连续调制激光吸收谱实验测量O2浓度系统,对24 h封闭室内O2的浓度随时间变化情况进行测量研究。实验结果表明,封闭室内O2的浓度受到室内人员活动的影响,准连续调制激光吸收谱测量方法可以准确测量封闭室内的氧气变化。  相似文献   

18.
基于可调谐光纤激光器的C_2H_2气体光声光谱检测   总被引:3,自引:0,他引:3  
研制了基于可调谐掺Er光纤激光器的共振式光声光谱乙炔气体检测系统,结合波长调制和锁相放大器的二次谐波信号检测技术,有效地消除了光声池窗片和池壁吸收入射光而引起的背景噪声,通过对该系统的光学、声学和电子检测系统的优化,实现了低浓度乙炔气体的流动式检测.实验结果证明,当气体浓度较低时,二次谐波振幅与气体浓度成正比,其线性响应相关度达到0.999 53.在常温常压和3.5 mW平均光功率以及100 ms锁相积分时间条件下,乙炔气体的极限检测灵敏度达到了0.3 ppm(1 ppm=1μg·mL-1)(SNR=1时),系统用可调谐掺Er光纤激光器代替半导体激光器作光源,降低了成本,为发展低成本、实用、便携式微量气体光谱榆测仪器奠定了基础.若采用多光程光声池,或者采用EDFA提高激光功率,可大幅度提高信噪比,将极限检测灵敏度提高至ppb(1 ppb=1 ng·mL-1)量级.  相似文献   

19.
A method of integrating sphere effective optical path length (EOPL) evaluation using tunable diode laser absorption spectroscopy for gas detection was demonstrated. Oxygen was used as a sample gas for an 8.38 cm diameter integrating sphere calibration; 393.7 ± 1.3 cm EOPL was obtained from the wavelength modulation spectroscopy with second harmonic calibration by measuring oxygen P11 line at 764 nm, which is in agreement with that of 393 cm by using direct absorption spectroscopy calibration. The EOPL calibration accuracy of this method can reach 0.33 %. It has been justified that the EOPL of an integrating sphere is independent of the incident light intensity.  相似文献   

20.
1.3μm附近CO2的高灵敏度吸收光谱   总被引:2,自引:2,他引:0  
采用可连续调谐半导体二极管激光器作为探测光源,将长程多通池吸收光谱、波长调制和谐波探测技术相结合,建立了一套具有高检测灵敏度和高分辨率的测量气态分子光谱及进行微量分析的研究装置.可以测量6.67×102Pa下~10-27 cm-1·(molecule·cm-2)-1的强度,最小可探测吸收达到~10-8.并利用该装置测量了CO2气体在1.31 μm附近的近红外吸收光谱,并用最小二乘法拟合实验数据获得了这一波段谱线的参数.同时测量的谱线参数与HITRAN数据库相比,发现15条数据库上没有报道的弱谱线.  相似文献   

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