曹家年，张可可，王琢，杨蕊

(哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

甲烷是一种易燃易爆气体，是矿井瓦斯的主要成分，也是温室效应最主要的气体成分之一，快速、实时、准确地检测甲烷的浓度具有十分重要的意义.光谱吸收法结合谐波检测在测量痕量气体浓度中应用十分广泛，利用波长调制光谱(wavelength modulation spectroscopy，WMS)技术提取微弱的吸收信号，抑制激光器的1/f噪声，可以提高系统的检测灵敏度，实现低浓度(可达10－6量级)气体的检测.可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy，TDLAS)是利用半导体二极管激光的波长扫描和电流调谐特性对气体进行测量的一种技术［1］，获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收谱线，从而对被测气体进行定性或定量分析［2］.研究表明，吸收光谱的二次谐波信号幅值与待测气体的浓度成正比［3］，利用经锁相放大器相敏检测得到的二次谐波信号幅值可以反演待测气体的浓度.吸收气室内的待测气体吸收线的谱线特性容易受到环境温度波动的影响，相同浓度的待测气体在不同的温度状态下，系统检测得到的二次谐波幅值并不相同.对气体进行浓度反演时必须考虑温度波动的影响.本文设计了一套甲烷浓度检测系统，通过温度测量装置检测当前实验状态下的温度信号，利用校准系数消除温度波动给检测系统带来的干扰，对提高甲烷气体浓度测量的准确性具有重要意义.

1 波长调制原理

当频率为v，光功率为I0(v)的……