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可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)气体检测方法具有高灵敏度、高分辨率及快速响应等优点,在大气科学、环境科学、工业过程等领域具有广泛的应用前景。本论文主要在设计高温传感系统的基础上,利用可调谐二极管激光吸收光谱技术进行了部分线强、空气加宽系数及空气加宽的温度依赖系数等高温光谱参数以及温度、浓度的诊断等方面研究。
首先在搭建的实验室高温测量系统中对1.57μm附近可用于燃烧诊断的9条CO2谱线和2条CO谱线在300-800K温度范围内的线强、空气加宽系数及空气加宽的温度依赖系数进行了测量。根据HITRAN2004数据库以及所测光谱数据,选择了位于1.57μm附近的一对CO2和CO谱线,由一台DFB激光器的一次扫描实现了对CO2和CO的同时探测,并通过波长调制光谱中一次谐波归一化的二次谐波信号峰值高度实现了对高温气体中CO2和CO浓度的测量。
为实现对气体温度的测量,通过一系列选择标准确定了一对位于7079.176cm-1和7079.855cm-1处的、可用于温度测量的最优H2o谱线,由一台1.41μm DFB激光器的一次扫描实现了对该谱线对的同时探测,运用该对谱线的一次谐波归一化的二次谐波信号峰值高度比对气体温度进行了诊断,同时由7079.176cm-1处的谱线实现了对H2O浓度的反演。
最后通过把频分复用技术和波长调制光谱技术相结合,由中心波长分别为1.41μm和1.57μm的两台DFB二极管激光器实现了对一对H2O谱线和两条CO2、CO谱线的同时探测。