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基于光聲光譜技術(shù)的大氣溫室氣體中甲烷和二氧化碳的檢測裝置制造方法

文檔序號:6239008閱讀:694來源:國知局
基于光聲光譜技術(shù)的大氣溫室氣體中甲烷和二氧化碳的檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于光聲光譜技術(shù)的大氣溫室氣體中甲烷和二氧化碳的檢測裝置,涉及利用光學(xué)檢測氣體【技術(shù)領(lǐng)域】。激光器I發(fā)出光束I經(jīng)過反射鏡反射、高透高反鏡反射,激光器II發(fā)出光束II經(jīng)過高透高反鏡透射,光束I和光束II共同通過斬波器穿過光聲池入射到光電探測器。光聲池的共振腔連接有光學(xué)麥克風(fēng),光學(xué)麥克風(fēng)與鎖相放大器連接,斬波器與鎖相放大器相連,鎖相放大器、光電探測器分別與電腦電連接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的信噪比穩(wěn)定性差,抗環(huán)境干擾能力差的技術(shù)問題。本發(fā)明的有益效果為:有效地降低了系統(tǒng)噪聲,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,適合長時間的監(jiān)測。同時監(jiān)測甲烷和二氧化碳這兩種氣體,為研究溫室氣體對氣候的影響提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
【專利說明】基于光聲光譜技術(shù)的大氣溫室氣體中甲烷和二氧化碳的檢 測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用光學(xué)手段來檢測氣體的【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其是涉及一種基于光聲光譜 技術(shù)檢測大氣溫室氣體中甲烷和二氧化碳的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 大氣溫室氣體導(dǎo)致全球變暖、極端氣候出現(xiàn)。溫室氣體能有效地吸收紅外輻射,產(chǎn) 生溫室效應(yīng)。溫室氣體中最主要、排放最多的是二氧化碳。甲烷雖然含量相對較少,但它的 溫室效應(yīng)卻是二氧化碳的26倍。聯(lián)合國世界氣象組織發(fā)布的報告稱,2011年地球大氣的 二氧化碳含量創(chuàng)下新高,達(dá)到390. 9ppm。甲燒含量也達(dá)到歷史新高,為1813ppb。溫室氣體 引起全球變暖,已經(jīng)對自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響,成為人類社會和 各國政府亟待解決的重大問題。溫室氣體濃度的監(jiān)控為研究全球氣候變化提供了可靠數(shù) 據(jù),也為推進(jìn)節(jié)能減排提供了基礎(chǔ)技術(shù)手段。光聲光譜法基于光聲效應(yīng),氣體吸收光能后發(fā) 生無輻射躍遷,產(chǎn)生熱能而導(dǎo)致吸收媒質(zhì)溫度升高,當(dāng)入射光在聲頻范圍內(nèi)進(jìn)行光強(qiáng)或波 長調(diào)制時,媒質(zhì)溫度發(fā)生相同頻率的周期性變化,從而產(chǎn)生聲波,通過測量聲壓可以求出氣 體濃度。相對于直接吸收光譜測量,光聲光譜法直接檢測氣體吸收的光能,不受散射光影 響,是一種絕對檢測的方法,檢測靈敏度高。光聲光譜法用于氣體檢測的應(yīng)用已有很多,t匕 如2005年巴黎高等洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員用主波長為165 Inm的激光器檢測甲烷濃 度,靈敏度達(dá)到0. 18ppm ;2008年德國漢堡大學(xué)的M. Wol和M. Germer等人用主波長為2. 4um 的激光器探測二氧化碳的濃度,達(dá)到PPb量級的靈敏度;2010年美國NIST(國家標(biāo)準(zhǔn)與技 術(shù)研究院)研制出了用于現(xiàn)場檢測氣溶膠和二氧化碳的標(biāo)準(zhǔn)光聲光譜裝置。另外,有基于 光聲光譜的多種氣體(包括二氧化碳和甲烷)檢測產(chǎn)品問世,比如芬蘭公司GASERA生產(chǎn)的 PA201,德國 Schiitz GmbH公司的 SPA-ANALYZER,美國 Lma Sense 公司的 INNOVA 1421i 等,基 本上都可以達(dá)到ppm以下的靈敏度。國外利用光聲光譜法監(jiān)測溫室氣體技術(shù)已經(jīng)較成熟, 并且已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行了很多應(yīng)用。國內(nèi)也有很多人在研究這方面的應(yīng)用,2008年安徽光 機(jī)所用主波長為I. 573um的DFB激光器探測二氧化碳濃度,檢測極限靈敏度為30ppm。中科 院電子學(xué)研究所用主波長為10. 303um的C02激光器探測二氧化碳濃度,靈敏度為2. 67ppm, 中科院半導(dǎo)體所用DFB-QCL主波長為7. 6um的激光器檢測甲烷濃度,靈敏度為0. 19ppm???體來講,國內(nèi)的實(shí)驗室研究靈敏度可以做到ppm左右,但實(shí)際應(yīng)用極少,市場上的檢測儀器 大多基于NDIA原理。中國專利授權(quán)
【發(fā)明者】張建鋒, 潘孫強(qiáng), 陳哲敏, 林曉露 申請人:浙江省計量科學(xué)研究院
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