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对数变换-波长调制光谱在气体检测中的应用

丛梦龙 孙丹丹 王一丁

丛梦龙, 孙丹丹, 王一丁. 对数变换-波长调制光谱在气体检测中的应用[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2): 223001-0223001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0223001
引用本文: 丛梦龙, 孙丹丹, 王一丁. 对数变换-波长调制光谱在气体检测中的应用[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2): 223001-0223001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0223001
Cong Menglong, Sun Dandan, Wang Yiding. Application of logarithmic transformed-wavelength modulation spectroscopy in gas detection[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2): 223001-0223001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0223001
Citation: Cong Menglong, Sun Dandan, Wang Yiding. Application of logarithmic transformed-wavelength modulation spectroscopy in gas detection[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2): 223001-0223001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0223001

对数变换-波长调制光谱在气体检测中的应用

doi: 10.3788/IRLA201746.0223001
基金项目: 

科技部支撑计划(2013BAK06B04)

详细信息
    作者简介:

    丛梦龙(1983-),男,讲师,博士,主要从事红外光谱吸收及激光器应用方面的研究。Email:congml@163.com

  • 中图分类号: TN247;O433

Application of logarithmic transformed-wavelength modulation spectroscopy in gas detection

  • 摘要: 为了提高痕量气体检测的稳定性并扩大动态范围,引入对数变换方法和差分检测电路,对常规波长调制光谱技术进行了改良。在使用锁相放大器提取与气体吸收相关的谐波信号之前,由自制的接收器完成对数变换和差分检测功能。通过对数变换,使激光强度调制与气体吸收引起的光功率衰减量实现了分离,再利用差分检测消除前者。受益于此双管齐下的策略,理论上可以捕捉吸收光谱的任意阶谐波分量,并且免受剩余幅度调制和谐波畸变的影响。为了验证理论,对NH3的P(6)吸收谱线的二次谐波进行了采集。在296 K的环境温度、1.01105 Pa的总压力和24.5 cm的有效光程下,假设信噪比降低为1时推导得到的理论检测下限为0.7 ppm(1 ppm=10-6)。以上结果表明该方案是痕量气体检测应用的一种理想选择。
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-08
  • 修回日期:  2016-07-10
  • 刊出日期:  2017-02-25

对数变换-波长调制光谱在气体检测中的应用

doi: 10.3788/IRLA201746.0223001
    作者简介:

    丛梦龙(1983-),男,讲师,博士,主要从事红外光谱吸收及激光器应用方面的研究。Email:congml@163.com

基金项目:

科技部支撑计划(2013BAK06B04)

  • 中图分类号: TN247;O433

摘要: 为了提高痕量气体检测的稳定性并扩大动态范围,引入对数变换方法和差分检测电路,对常规波长调制光谱技术进行了改良。在使用锁相放大器提取与气体吸收相关的谐波信号之前,由自制的接收器完成对数变换和差分检测功能。通过对数变换,使激光强度调制与气体吸收引起的光功率衰减量实现了分离,再利用差分检测消除前者。受益于此双管齐下的策略,理论上可以捕捉吸收光谱的任意阶谐波分量,并且免受剩余幅度调制和谐波畸变的影响。为了验证理论,对NH3的P(6)吸收谱线的二次谐波进行了采集。在296 K的环境温度、1.01105 Pa的总压力和24.5 cm的有效光程下,假设信噪比降低为1时推导得到的理论检测下限为0.7 ppm(1 ppm=10-6)。以上结果表明该方案是痕量气体检测应用的一种理想选择。

English Abstract

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