中红外TDLAS一氧化氮气体检测系统灵敏度提高OA北大核心CSTPCD

实现一氧化氮(Nitric Oxide,NO)的高灵敏度检测对环境、生物医学等领域都有重要意义。NO在中红外波段存在强基频吸收,以中红外量子级联激光器为光源,结合可调谐半导体吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorp⁃tion Spectroscopy,TDLAS)可实现NO气体的高灵敏度检测。设计了以半导体制冷器(Thermoelectric Cooler,TEC)为核心的三级TEC温控结构,提出Y_(2f)/X_(2f)浓度反演模型,从激光器温度稳定性控制和气体浓度反演模型两方面提升基于中红外TDLAS技术的NO气体检测灵敏度。实验结果表明:在室温下激光器温度可快速稳定在设定值,温度稳定性达到0.003℃;相同实验条件下,Y_(2f)/X_(2f)模型性能优于2f/1f模型。系统在30 m有效光程和激光器三级温控条件下,采用Y_(2f)/X_(2f)信号峰峰值进行浓度反演,在0~500×10^(-6)浓度内,NO浓度测量线性度达到0.9975,系统检测限达到37.5×10^(-9)。通过对激光器温控结构和气体浓度反演模型的优化,系统NO气体检测灵敏度得到大幅提升。