刘 洋，吴佳楠，陈玫玫，杨欣华，陈 晨

1. 吉林大学通信工程学院，吉林 长春 130012 2. 吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室，电子科学与工程学院，吉林 长春 130012 3. 吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林 长春 130061 4. 长春大学计算机科学技术学院，吉林 长春 130022

基于TDLAS-WMS的痕量甲烷气体检测仪

刘 洋1，吴佳楠4，陈玫玫1，杨欣华2*，陈 晨3*

1. 吉林大学通信工程学院，吉林 长春 130012 2. 吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室，电子科学与工程学院，吉林 长春 130012 3. 吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林 长春 130061 4. 长春大学计算机科学技术学院，吉林 长春 130022

甲烷是一种无色、无味、易燃、易爆的气体，不仅造成煤矿作业的重大安全隐患，而且又是温室效应的重要气体之一，对于甲烷气体的监测具有极其重要的意义。采用混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术，利用甲烷的2v3(第二泛频带)带R(3)支带吸收谱线，设计并研制出痕量甲烷气体检测仪。通过调谐系数-0.591 cm-1·K-1，采用改变DFB激光器工作温度的方式来获得甲烷在1.654 μm处的最佳吸收谱线。待DFB激光器激射中心谱线选择后，通过调节其注入电流幅值来获得合适的发光强度。同时，结合频率调制技术将待测信号频率移至高频区，减小1/f噪声。在光学结构方面，采用有效光程为76 m的herriott气室，确保对痕量甲烷气体进行检测。利用该痕量甲烷气体检测仪，在被测气体浓度为50～5 000 μmol·mol-1的范围内，对二次谐波信号进行了提取，并利用最小均方误差准则分别对气体浓度、信噪比的关系、谐波峰值信号与气体浓度的关系进行了线性拟合，最低检测限达到了1.4 μmol·mol-1。……