利用1.58m半导体激光器测量CO气体浓度的理论研究

郭建强; 刘新跃; 王黎; 高晓蓉; 王泽勇

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.033

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利用1.58m半导体激光器测量CO气体浓度的理论研究

郭建强 , 刘新跃 , 王黎 , 高晓蓉 , 王泽勇

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引用本文:

Citation:

利用1.58m半导体激光器测量CO气体浓度的理论研究

1.
西南交通大学光电工程研究所, 成都 610031;
2.
成都大学现代教育技术中心, 成都 610106

作者简介: 郭建强(1957-)，男，副教授，主要从事光电检测技术、光电子技术方面的研究 E-mail:jianqguo@home.swjtu.edu.cn.

中图分类号: TN247

Study on a hybrid method about measuring the concentration of carbon monoxide gas based on 1.58m diode laser

1.
Optical Engineering Research Institute, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;
2.
Modern Education Technology Center, Chengdu University, Chengdu 610106, China
CLC number: TN247

摘要: 为了高精度、快速和实时测量冶炼炉中的CO气体浓度,采用1.58m波长的分布反馈激光器和扫频技术来测量CO的吸收峰值处的谐波,理论分析了1次谐波和2次谐波最大值的混合计算来表示气体浓度的结果和实验验证,取得了扫描频率、调制度与谐波相对强度的数据。结果表明,这种混合计算方法有效克服了激光器的老化、离散性和调制度波动对测量结果的影响,测量的相对误差在小信号调制时呈现线性规律增加;在大信号调制时,呈指数规律增加,而随着电流频率转移因子增大而相对误差增大。利用吸收谱线在特殊频点的1次谐波和2次谐波强度的混合计算方法,能够高效、快捷、实时和高精度测量CO气体浓度。
- 测量与计量 /
- 光谱学 /
- 光谱技术 /
- 气体浓度 /
- 可调半导体谐激光器 /
- 谐波强度
Abstract: In order to measure the concentration of carbon monoxide gas in a smelting furnace in real time and with high precision, an 1.58m distributed feedback(DFB) laser was used to measure the absorption harmonics of different concentrations by means of laser frequency scanning. The hybrid algebra calculation of the maximum values of its first harmonic and second harmonics can effectively overcome the influence of laser aging, disperse and modulation change in the laser system on the measurement results. It is shown that the relative measurement error increases with the modulation linearly in the small-signal modulation and exponentially in the large-signal modulation. With the increase of transfer factor of laser driver current and laser frequency, the relative error will increase. The conclusion show that the CO gas concentration can be calculated efficiently, fast, in real-time and with high-precision by means of the hybrid calculation method of absorption lines at special frequencies of the first harmonic and second harmonic intensity.
- measurement and metrology /
- spectroscopy /
- spectroscopy technology /
- gas concentration /
- tunable diode laser /
- harmonic intensity

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利用1.58m半导体激光器测量CO气体浓度的理论研究

作者简介: 郭建强(1957-)，男，副教授，主要从事光电检测技术、光电子技术方面的研究 E-mail:jianqguo@home.swjtu.edu.cn

1. 西南交通大学光电工程研究所, 成都 610031;
2. 成都大学现代教育技术中心, 成都 610106

收稿日期: 2010-03-10
录用日期: 2010-05-11
网络出版日期: 2011-01-25

关键词:

摘要: 为了高精度、快速和实时测量冶炼炉中的CO气体浓度,采用1.58m波长的分布反馈激光器和扫频技术来测量CO的吸收峰值处的谐波,理论分析了1次谐波和2次谐波最大值的混合计算来表示气体浓度的结果和实验验证,取得了扫描频率、调制度与谐波相对强度的数据。结果表明,这种混合计算方法有效克服了激光器的老化、离散性和调制度波动对测量结果的影响,测量的相对误差在小信号调制时呈现线性规律增加;在大信号调制时,呈指数规律增加,而随着电流频率转移因子增大而相对误差增大。利用吸收谱线在特殊频点的1次谐波和2次谐波强度的混合计算方法,能够高效、快捷、实时和高精度测量CO气体浓度。