基于石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)的实时探测系统研究  

Research on the real-time measurement system based on QEPAS

作　　者：王贵师[1] 易红明[1] 蔡廷栋[1] 汪磊[1] 谈图[1] 张为俊[1] 高晓明[1] 

机构地区：[1]中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学研究室,合肥230031

出　　处：《物理学报》2012年第12期140-147,共8页Acta Physica Sinica

基　　金：国家高技术研究发展计划(批准号:2009AA06Z204);中国科学院重大科研装备研制项目(批准号:YZ200818)资助的课题~~

摘　　要：利用石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)结合基于Lab-VIEW设计的数字频率锁定技术建立了一套气体实时探测系统,该方案使用3f信号作为误差反馈信号,将激光器锁定在待测气体吸收峰的中心位置,保证了长时间测量的准确度并且提高了探测效率.实验中采用中心波长位于1.396μm的DFB半导体激光器作为光源,选择常压下空气中的水汽作为研究对象,对系统性能进行了测试,并对影响影响系统探测灵敏度的主要因素进行了分析.实验结果表明,该系统可以将激光器稳定在±0.001 cm^(-1)范围内,对激光器长时间工作时的波长漂移起到了很好的抑制作用,系统的检测限约为1 ppm,该方案可以直接应用于工业气监测、痕量污染物实时测量等领域.A real-time measurement of gases based on QEPAS is introduced. For eliminating fluctuation of laser, a simple method, in which a digital PID algorithm and a software lock-in amplifier designed by using Lab-VIEW are employed, is utilized to lock the laser to the center of the absorption line. In order to test the system, an absorption line of water vapor near 1.396 ~m is chosen by using a fiber-coupled distributed feedback （DFB） diode laser. An over-40-hours continuous measurement is implemented, and the relevant results are presented and discussed. The detection limit of the system is 1 ppm. This method can also be used to measure the trace gases and monitor the industry gases.

关 键 词：石英音叉增强型吸收光谱(QEPAS) 波长调制 软件数字锁相 数字PID 

分 类 号：O433.59[机械工程—光学工程]