中红外甲烷检测仪稳定性实验及温度补偿研究

利用甲烷分子在中红外3.31 μm波段的吸收特性，设计并研制了一种便携式甲烷检测仪。为了研究仪器的稳定性，对其在体积分数为0×10-6气体下的输出电压信号做了长时间测试，结果显示，由于环境温度发生变化，半导体电子元件和光学元件参数以及甲烷分子吸收系数均发生漂移，使检测仪输出电压信号的相对漂移达1%。为了抑制温度变化对仪器检测性能的影响，进一步实验研究了仪器输出电压随温度的变化关系，并根据这一关系，对温度漂移造成的信号偏差进行了补偿。引入温度补偿后的实验结果显示，针对体积分数为0×10-6的样品气体，仪器输出电压每周相对波动从1%降至0.46%，体积分数波动范围从86×10-6降至37×10-6。针对体积分数为3250×10-6的样品气体，计算了仪器的阿伦方差曲线，当采样时间大于500 s时，阿伦方差几乎趋于定值，其标准差小于10×10-6。因此，通过温度补偿，在一定程度上消除了环境温度的影响，从而改善了仪器的稳定性。