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一种中红外带间级联激光甲烷传感器的研制  
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【英文篇名】 Development of a Mid-Infrared Interband Cascade Laser Methane Sensor
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【作者】 郑文雪; 郑传涛; 姚丹; 杨硕; 党佩佩; 王一丁;
【英文作者】 Zheng Wenxue; Zheng Chuantao; Yao Dan; Yang Shuo; Dang Peipei; Wang Yiding; State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics; Jilin University Region; College of Electronic Science and Engineering; Jilin University;
【作者单位】 吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区电子科学与工程学院;
【文献出处】 光学学报 , Acta Optica Sinica, 编辑部邮箱 2018年 03期  
期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】 传感器; 激光光谱学; 甲烷传感器; 红外吸收光谱; 带间级联激光器;
【英文关键词】 sensors; laser spectroscopy; methane sensor; infrared absorption spectroscopy; interband cascade laser;
【摘要】 甲烷(CH_4)是大气环境监测、工业过程控制、煤矿生产安全等多个领域中需重点监测的气体之一,研制CH_4传感器具有广泛的应用价值。利用CH_4分子在3.31μm附近的基频吸收带并选择其在3038.5cm~(-1)的吸收线作为目标谱线,研制了一种基于中红外室温、连续、单模带间级联激光器(ICL)的CH_4传感器。该传感器采用可调谐激光直接吸收光谱技术以及长光程(54.6m)吸收光谱技术测定CH_4气体浓度。自主研制了高灵敏、低功耗的激光器温度控制器和电流驱动器,编写了基于LabVIEW的数据产生、采集与处理程序。利用体积分数为2.1×10~(-6)的CH_4标准气体和气体稀释系统配备了不同浓度的CH_4气体样品,开展了传感器的性能测试实验。根据传感器标准差的分析结果,当采样周期为2.5s时,传感器的1σ检测下限约为1.1×10~(-8)。利用该传感器对室外大气中CH_4浓度进行了连续84h的监测,结果证实了所研制CH_4传感器的工程实用价值。
【英文摘要】 Methane(CH_4)is one of the most important gases to be monitored in many fields such as atmospheric environment monitoring,industrial process control and coal mine production safety.Developing CH_4 sensor has a wide application value.Based on the fundamental frequency absorption band of CH_4 molecule near 3.31μm and its absorption line at 3038.5 cm~(-1) as the target line,a CH_4 sensor based on the mid-infrared room-temperature,continuous and single-mode interband cascaded laser(ICL)is developed.The sensor u...
【基金】 国家重点研发计划课题(2016YFD0700101,2016YFC0303902); 国家自然科学基金(61775079,61627823,61307124); 吉林省科技发展计划项目(20140307014SF); 吉林省省级产业创新专项资金项目(2017C027); 长春市科技发展计划项目(11GH01,14KG022)
【更新日期】 2018-05-10
【分类号】 TP212
【正文快照】 自1750年以来,大气中甲烷(CH4)浓度增加了约150%,目前大气中CH4的体积分数约为1.8×10-6,是造成温室效应的主要气体,占温室气体总量的20%[1-2]。同时,天然气在运输和储存过程中的0328013-1泄露增加了大气中CH4的含量,造成温室效应,也是亟需解决的问题。不仅如此,CH4还是工业安?

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