邓远博，廖晓露，袁 波

（浙江大学 光电信息工程学系，浙江 杭州 310027）

引 言

氧气是日常工业生产的重要原料，在很多工业过程和安全系统中需要监测氧气浓度。此外氧气在环境监测、医疗卫生和人们的日常生活中也起着重要的作用［1－2］。因此，国内外对发展高效灵敏的氧气检测手段有迫切的需求。

常用的传统氧气浓度检测法大致分为电化学法和物理法两大类，这些传统方法受限于其检测原理存在一些不足，比如：电化学法中的氧化锆氧气传感器具有响应速度慢、寿命短的缺点；而物理法中的热磁式氧气传感器则容易受外界电磁场干扰。相比于这些氧气浓度检测方法，基于可调谐激光二极管（TLD）的光谱法具有非接触、快速和受外界环境干扰小的优点，因而近年来其研究和应用越来越受到人们关注［3－4］。为了减小由于光源波动、电子元件温度漂移等因素带来的测量误差，在已有的基于LD波长调制的氧气浓度检测技术的研究中，大多利用锁相放大技术对光谱的谐波信号进行探测［5－6］，锁相放大器的使用一方面使信号处理相对繁琐，另一方面大大增加了装置成本。

为此在研究中，摒弃锁相放大技术，直接运用朗伯－比尔定理，利用氧气在760nm附近的吸收截面系数，根据所测得的相同波长下的单线吸收度直接估计环境中的氧气浓度。所提出的方法在实验装置上更为简单，并通过实验验证了其测量精度能够满足许多场合应用的需要。

1 基本原理与实验装置

1.1 基本原理

氧气在760nm附近存在一个吸收谱带（即A带），它几乎不会受其他气体的吸收光谱的干扰，所以可以作为氧气检测的特征吸收谱带。……