大气与环境光学学报 ›› 2026, Vol. 21 ›› Issue (4): 580-591.doi: 10.3969/j.issn.1673-6141.2026.04.005
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王玮 1, 马柳昊 1,2,3*, 杜建国 2, 王昊 1, 周晨 1, 王宇 1,2
WANG Wei1, MA Liuhao1,2,3*, DU Jianguo2, WANG Hao1, ZHOU Chen1, WANG Yu1,2
摘要: 氢能对于构建清洁、高效的现代能源体系, 实现“碳达峰、碳中和”目标至关重要。当前, 氢能规模化应用带来 的用氢量快速增长, 使得氢气泄漏预警监测与纯度分析需求日益突出, 进而对氢气传感器提出了在宽浓度范围内实 现快速响应的要求。本文基于波长调制光谱 (WMS) 技术与Herriott 型多次反射气体池, 研制了一套高精度、高灵敏度 的氢气在线检测系统。该系统采用中心波长为2121.83 nm的分布式反馈 (DFB)激光器, 覆盖氢气在4712.90 cm−1附近 的吸收特征。在常温常压条件下, 通过对氢气含量在2%~100%范围内的标准气体进行标定, 利用一次谐波归一化的 二次谐波信号 (2f/1f) 验证了传感系统的高测量线性度 (R2 = 0.999)。进一步通过Allan 偏差分析评估了该系统的检测 灵敏度。结果表明: 当积分时间为1 s 时, 检测下限为0.9%; 当积分时间延长至169 s 时, 最低检测限可达0.0358%。 此外, 该系统在对铝灰湿法处理过程中副产氢的实时浓度测量中表现良好,与气相色谱仪的相对偏差在5.5%以内, 且 响应时间缩短99%以上。所有测试结果表明, 所开发的氢气快速检测系统可实现氢气的精准高效监测, 为氢气作为 零碳燃料的安全应用提供了有力技术支撑。
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