可调谐二极管激光吸收光谱技术参数选择及优化.pdf

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可调谐二极管激光吸收光谱技术参数选择及优化高楠耪窕浴В引髦撇问靶藕盘卣邈罱芪,杨春梅瞧言:,第期阬光谱学与光谱分析摘要可调谐二极管激光吸收光谱技术。低承阅苁艿髦撇问H绲髦贫取⒌髦破德省⑸璺及扣描频率影响,实际测最中各参数不存在明确的选择依据。针对此『题,文章在一定的理论基础卜通过实验分别观察各调制参数对二次谐波信号的影响,通过分析检测信号的特征,如幅值、信噪比、对称性及峰宽得出其变化规律,总结出在不系统功能和需求下系统各调制参数的优化依据及方法。系统在计算浓度和温度时应优先考虑幅值和信噪比,从而使调制度达到最佳值,调制频率和扣描频率取较小值;在线形推导压强时优先考虑信号的对称性和峰宽,根据计算的具体要求确定调制参数;扫描幅度的确定以得到完整谐波信号为准;再根据系统的速度和精度需求调整扫描频率。该研究为此类系统工作状态的确定提供了实验依据。关键词可调谐二极管激光吸收光谱;调制参数;二次谐波信号;参数选择中图分类号:.文献标识码:痡..可调谐二极管激光吸收光谱技术,自世纪年代由和等提出’,具有高灵敏、高分辨、快速响应等特点,近哆年来随着可调谐半导体激光器的发展,使得其在丁业及环境检测等领域被胺河τ肔⋯。际跬üす馄髑动电流的变化实现发射激光波长的调制,输入电流的调制信号为锯齿波信号叠加高频正弦信号,测量系统的性能由四个主要的调制参数,即调制度、调制频率、扫描幅度和扣描频率共同决定,各参数对检测信号的影响方式及程度存在差异,这使得测量系统的优化问题因检测目的的不同而更加复杂,调制参数的设定要针对不同的检测需求而变化。訲系统从原理航衦较为全面的综述,在调制度的选择上保证信号幅值最大,但对于调制频率与扫描频率仅给出了取值范围而没有给出取值依据¨究了调制度和调制频率对信号幅值、线性度以及信噪比的影响,同样没有针对选择依据进行讨论和直鸲缘髦贫群偷髦破德收饬礁霾问欣砺鄄忝嫔系研究【籡,而扫描幅度和扫描频率以及各调制参数对检测信号的影响及选择依据未被提及。针对此现状,本文以低车牡髦撇问Q芯慷韵螅云浣衦理论分析,并从系统实际测昔得到的实验数据分析和总结各调制参数对检测信号的影响,进给出系统参数选择及优化的方法和依低持校す馄鞯氖鋔通过驱动电流进行调制,调制波形由一个低频的基波和一个高频的正弦波组成。基波一般为锯街波,它的扫描实现す獾牟ǔじ谋洌也ㄊ为了潴波探测和抑制噪声。在激光器的中心频率附近,以固定的扫描频率不停地扣描吸收线,每个谐波谱线的幅度正比于痕苣气体的浓度,谱线的形状和幅值同时包含温度和压强信息。归一化的调制度定义为波长调制幅度除以被测吸收谱线的半高宽>砺弁频迹伤喾糯笃鹘獾鞯玫降膎次谐波线形是激光频率和调制度的函数淦紫叩母鞯惴值只与其所在的波长位置和系统的调制度有关,调制度是影响信号幅值及线形的首要因素。调制频率和谐波次数的选择对系统噪声抑制有很大的影基金项目:国家高技术研究发展计划计划钅吞旖蚴凶匀豢蒲Щ鹣钅Ⅵ资助琋,旖虼笱Ь芤瞧饔牍獾缱庸こ萄г海旖旖蚴谢肪臣嗖庵行模旖收稿日期:。修订日期:作者简介:高楠,年生,天津大学精密仪器与光电子工程学院博士研究生:
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,对系统锁相标,用信号的最大幅值来衡量信号整体的幅值水平,用最大计算中同样要笑注信号的幅值和信噪比。理论上偶次谐波信度