第
卷
第
期
激 光 与 光 电 子 学 进 展
,
年
月
,
宽带光声光谱技术在甲烷浓度探测中的应用
查 申 龙
,
马 宏 亮
,
查 长 礼
,
陈 家 金
,
黄 星
,
刘 锟
,
占 生 宝
安庆师范大学物理与电气工程学院
,
安徽 安庆
;
中国科学院安徽光学精密机械研究所
,
安徽 合肥
摘要
利用宽带光源设计了用于探测 甲烷 浓度 的 光声 光 谱 系统
,
在
最 佳 调制 频 率 下 对甲 烷 浓 度 进行 了 探
测
,
利用
方差分析了系统的稳定性
,
评估了系统的最 低探测 浓度
.
研究 结果 表明
,
系统 对甲 烷浓 度
(
体 积比
)
的探测极限能达到
.
利用宽带光声光谱系统及基于分布反馈式二极管激光光源和长光程吸收池的直接 吸
收光谱探测系统同时对甲烷浓度进行探测
,
得到宽带光声光谱系统对甲烷浓度探测的误差约为
.
关键词
光谱学
;
浓度探测
;
光声光谱
;
甲烷
;
长程吸收池
中图分类号
文献标识码
doi
:
/
A
pp
licationofBroadbandPhotoacousticS
p
ectrosco
py
in
MethaneConcentrationDetection
Schoolo
f
Ph
y
sicsandElectronicEn
g
ineerin
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An
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NormalUniversit
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Anhui
China
AnhuiInstituteo
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O
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ticsandFineMechanics
ChineseAcadem
y
o
f
Sciences
He
f
ei
Anhui
China
Abstract
Ke
y
words
OCIScodes
收稿日期
:
;
修回日期
:
;
录用日期
:
基金项目
:
国家自然科学基金
(
)、
安徽省自然科学基金
(
)
EGmail
:
引
言
甲烷 作为大气中 的温室气体 之一
,
其对温室效
应的贡献约为
的
倍
[
]
.
大气中甲烷气体 来
源于水体污染
、
污水处理
、
农业畜牧业活动以及工业
制造等过程
[
]
.
除了在大气污染监测领域需对甲烷
浓度
(
体积比
,
全文同
)
进行监测外
,
电力变压器运行
过程由于矿物油的 分解会产 生 甲烷气体
,
因此在变
压器维护领域同样需要对甲烷浓度进行探测
.
传统
的用于甲烷浓度探 测的方法 主 要有气相 色 谱法
、
半
导体传感器法
、
电化学传感器法等
,
随着激光器的出
现和激光技术的发 展
,
激光光谱 技 术在气体 浓 度探
测领域有了更广泛 的应用
,
主要包括 傅 里叶变换 红
外光 谱 技 术
[
]
、
腔 增 强 吸 收 光 谱
[
]
、
光 声 光 谱
(
)、
可 调 谐 二 极 管 激 光 吸 收 光 谱
(
)
[
]
等
.
技术应用于痕量气体浓 度探测领域
,
具有
稳定性好
、
系统响应速度 快
、
动态范围 广
、
探测灵敏
度高等特点
,
因此被 广 泛应用于 环 境监测和 工 业过