运用温室气体激光检测系统的检测方法

摘要

本发明涉及一种温室气体的激光检测系统及方法，它包括：半导体激光器、准直透镜、光探测器，激光器驱动电源、温度控制器，函数发生器和锁相放大器，其中激光器驱动电源和函数发生器连接，实现对半导体激光器波长的调谐功能。运用该检测系统的方法是通过控制半导体激光器的温度和泵浦电流，将半导体激光器的波长调谐至任意一种温室气体的吸收线，分别记录测定结果，再根据比尔-朗伯定律计算出二氧化碳和甲烷的气体浓度。本发明改进了大气中二氧化碳和甲烷二种温室气体的检测系统和方法，以同一个半导体激光器为检测光源，利用一套系统就可以同时检测二氧化碳和甲烷两种气体，能够有效地降低气体检测成本，提高检测效率。

主权项

一种运用温室气体激光检测系统的检测方法，所述激光检测系统包括：半导体激光器(1)、准直透镜(2)、光探测器(6)，其特征是：还包括激光器驱动电源(3)、温度控制器(4)、函数发生器(5)和锁相放大器(7)，其中激光器驱动电源(3)和函数发生器(5)连接，激光器驱动电源(3)与半导体激光器(1)连接，温度控制器(4)与半导体激光器(1)连接，实现对半导体激光器波长的调谐功能，同时函数发生器(5)与锁相放大器(7)连接；所述的激光器驱动电源(3)用于控制、扫描半导体激光器(1)的泵浦电流，温度控制器(4)用于调整控制半导体激光器(1)的温度，函数发生器(5)用于向激光器驱动电源(3)提供直流控制电压信号和交流调制信号，函数发生器(5)的交流调制信号同时也送至锁相放大器(7)，作为信号解调用的参考信号；所述检测方法按以下步骤进行：①在半导体激光器的波长可变范围内选择二氧化碳和甲烷二种温室气体的吸收线对，使其满足一个光源的波长可以扫过两种气体的各一条选定的吸收线，所选定的吸收线要有足够的吸收强度，可以分别满足检测至少370ppm二氧化碳气体浓度、以及检测至少1.7ppm甲烷气体浓度的需要；②选择一个半导体激光器作为检测光源，它的使用波长可调谐范围要能够覆盖步骤①所选定的二氧化碳气体和甲烷气体的吸收线对，作为检测光源的半导体激光器的波长调节方法，是通过控制半导体激光器的温度和调整扫描半导体激光器的泵浦电流，将半导体激光器的波长调谐至步骤①所述的吸收线对中的任何一条吸收线；③检测系统的检测光源波长满足步骤①和步骤②所述要求，并根据被检气体浓度水平的需要选定吸收光程和信号检测方式；④控制半导体激光器的温度、并扫描半导体激光器的泵浦电流，使激光波长扫过所选定的二氧化碳或甲烷气体吸收线对中的一条吸收线，记录测定结果；然后根据需要改变半导体激光器的温度和泵浦电流的扫描范围，使激光波长扫过所选定的二氧化碳或甲烷气体吸收线对中的另一条吸收线，并记录测定结果，根据测定结果和系统事先的标定及校对，计算出二氧化碳和甲烷的气体浓度。