基于可调谐半导体激光吸收光谱对CO2浓度的测量

大气与环境光学学报 ›› 2012, Vol. ›› Issue (6): 432-437.

基于可调谐半导体激光吸收光谱对CO2浓度的测量

袁松, 阚瑞峰, 姚路, 陈玖英, 李晗, 许振宇

(中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽合肥 230031)

收稿日期:2012-07-04 修回日期:2012-08-17 出版日期:2012-11-28 发布日期:2012-11-08
通讯作者: 袁松（1986-），男，湖北十堰人，研究生，主要从事燃烧过程重要组分的激光光谱测量方法研究。 E-mail:syuan@aiofm.ac.cn
作者简介:袁松（1986-），男，湖北十堰人，研究生，主要从事燃烧过程重要组分的激光光谱测量方法研究。
基金资助:
国家自然科学基金(61108034), 973前期先导专项(2010CB234607), 中科院先导专项(XDA05040102)资助

Measurement of Concentration of Carbon Dioxide Gas with Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy

YUAN Song, KAN Rui-feng*, YAO Lu, CHEN Jiu-ying, LI Han, XU Zhen-yu

(Key Laboratory of Environmental Optics and Technology, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China)

Received:2012-07-04 Revised:2012-08-17 Published:2012-11-28 Online:2012-11-08

摘要/Abstract

摘要：

CO2作为大气中主要的温室气体，其全球变暖影响比例因素为60%，对全球生态系统和社会发展带来严重影响，因此开展CO2的监测非常必要。基于可调谐半导体激光吸收光谱原理(TDLAS)，在室温下通过扫描DFB激光器波长，得到CO2位于2004 nm的直接吸收光谱，根据Beer-Lambert定律，反演出CO2浓度。为了验证实验的精度，同时与基于非分散红外原理(NDIR)的生态通量的标准仪器(LI-cor公司，LI-7500)作对比，结果显示两者的测量精确度相当，可以达到0.2 ppm。这些研究为今后的仪器小型化和外场CO2长时间监测提供了基础。

关键词: 可调谐半导体激光吸收光谱, NDIR, Beer-Lambert, 直接吸收

Abstract:

As the main greenhouse gases in the atmosphere, CO2 takes global warming factor up to 60%, leading to a serious impact on the global ecosystem and social development. Therefore, it is necessary to carry out the monitoring of CO2. Based on the principle of tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS), a room-temperature DFB laser was used as an optical source, and an absorption line of CO2 near 2004 nm was obtained. The CO2 concentration can be calculated via the Beer-Lambert law. Meanwhile, in order to prove the accuracy of the result, ecological flux standard instrument is used as the reference. The results show that both measurement accuracy is considerable, up to 0.2 ppm. The exploration of the research can provide a basis for instrument miniaturization and a long time monitoring of the CO2.

Key words: tunable diode laser absorption spectroscopy, NDIR, Beer-Lambert law, direct absorption

中图分类号:

O433.5

袁松阚瑞峰姚路陈玖英李晗许振宇. 基于可调谐半导体激光吸收光谱对CO2浓度的测量[J]. 大气与环境光学学报, 2012, (6): 432-437.

YUAN Song, KAN Rui-Feng, YAO Lu, CHEN Jiu-Ying, LI Han, XU Zhen-Yu. Measurement of Concentration of Carbon Dioxide Gas with Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2012, (6): 432-437.

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