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理論基礎

1、比爾-朗伯定律

一束激光穿過濃度為C的被測氣體時，當激光器的波長和被測氣體某個吸收譜線中心頻率相同時，氣體分子會吸收光子而躍遷到高能級，表現為氣體吸收波段激光光強的衰減

2、波長調制光譜技術

A) 激光器的調諧特性

     DFB激光器  由于具有良好的單色性，窄線寬特性和頻率調諧特性，DFB激光器能夠很好的避免其他背景氣體的交叉干擾，使檢測系統具有較好的測量精度，因此被廣泛的用于氣體檢測

B) 諧波檢測理論

     通過對激光器的驅動電壓加高頻正弦電壓信號，從而改變電流，使輸出頻率也按正弦規律變化。通過給激光器驅動加鋸齒波電壓，使其輸出波長在氣體吸收峰兩側掃描，利用鎖相放大器調制并解調出諧波信號，進行氣體濃度的測量。

3、吸收譜線選取的原則

在進行氣體檢測是，對吸收譜線的選取非常關鍵，應考慮以下幾個方面

（1）氣體在選定的譜線處要有較強的吸收峰，

（2）譜線波長對應的激光器光源技術要相對成熟

（3）在選定的吸收譜線處沒有背景氣體吸收的干擾，或吸收相對較弱，可以忽略

實驗儀器

1、2004nm/2327 DFB激光器

特點：波長穩定性好，窄線寬，單縱?？烧{諧，14引腳封裝

2004nm光譜圖  

2004nm 調諧曲線

2327nm光譜圖  

2327nm 調諧曲線

2、TDLADS激光氣體檢測綜合控制盒

本產品是一款用于可調諧半導體激光吸收譜技術（可調諧半導體激光吸收譜技術（TDLAS））的控制模塊。主要功能包括：產生正弦波與三角疊加的數字激光驅動、可調增益、可調增益放大器、1f/2f 數字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元、數字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元、數字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元 。運行參數及波形均可由電腦端控制和讀取。

3、長光程吸收池（20m）

4、示波器

5、電壓轉換模塊

吸收波長選取

根據2004nm/2327nmDFB 調諧范圍，我們可以通過查詢Hitran數據庫

得到在2004/2327nm附近有最強吸收峰，且沒有其他氣體的干擾。實驗中我們可以測試不同峰值處的二次諧波幅值作為對比。

空間光對穿演示

實驗測試過程及結果

1，如上圖所示，

（1）LASER  OUT連接光程池輸入端

（2）光程池輸出端經過電壓轉換模塊接入PREAMP

（3）TRIG OUT接入示波器通道1

（4）DAC OUT 接入示波器通道2

2，過程分析：

激光器發出的光經過氣體吸收池，通過電壓轉換模塊進入PREAMP端前置放大電路，再經過鎖相放大器調制解調，通過DAC OUT 模擬輸出端到示波器通道2，顯示二次諧波的信號。整個過程中，我們通過調節軟件中的各項參數，同時觀察輸出波形，使輸出波形最優。

3，實驗結果：

以CO為列，我們先用三角波掃描沒有CO的氣室得到如下型號，在通入氣體選取合適的吸收線把信號送入鎖相進行解調。

圖一；沒有通氣體的掃描三角波信號

圖二；通入100ppm CO后的直接吸收信號

2004nm二次諧波波形及調整參數

2327nm二次諧波波形及調整參數

4，實驗結論：

由此我們看出，吸收峰值越高，二次諧波幅值越大，因此探測濃度的下限越低，探測精度越高。在實際探測CO/CO2濃度時，我們選取中心波長2004/2327nm來進行標定。調制參數不變，通過二次諧波的幅值來計算氣體濃度。

產品型號：TDLAS-2327/2004-MIR  

產品名稱：中紅外TDLAS CO/C02 ppb級濃度分析系統

產品清單：