增强型谐振腔 TDLAS 对乙炔的检测极限研究

Abstract

针对乙炔低浓度条件下吸收信号弱、较高浓度条件下响应非线性增强的问题，构建了一套增强型谐振腔TDLAS检测系统。系统采用1530 nm波段DFB激光器、0.50 m平-凹型增强谐振腔、InGaAs光电探测器和锁相放大检测方案，并在25±2 ℃、相对湿度50±5%、大气压101.3 kPa条件下开展实验。基于HITRAN谱线筛选与实测验证确定1530.37 nm为检测波长。低浓度测试中，浓度—2f信号线性拟合决定系数R²=0.9875，按3倍信噪比准则得到检测极限1.0×10⁻⁶（体积分数）；在2.5%～82%高浓度测试区间，原始响应在60%以后出现明显压缩，针对本组测试样本采用分段线性校正后高浓度端响应区分度得到改善；连续2 h测试的相对标准偏差为0.45%。结果表明，在本文实验条件下，增强谐振腔与WMS/2f锁相检测能够实现乙炔弱吸收信号测量，分段校正可改善所测高浓度区间的响应非线性。研究结果为乙炔宽量程光谱检测系统的设计与校准提供了实验依据。