[发明专利]一种痕量N2O气体检测系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种痕量N₂O气体检测系统。

背景技术

N₂O气体是主要的温室气体之一，尽管它在大气中的含量很少，浓度为0.3～0.4μL/L，但是N₂O的增温效应极其明显，约为CO₂的150～200倍，而且N₂O在大气中极其稳定，其平均寿命可达120年。近几年来，由于农业与工业的迅速发展，导致大气中的N₂O浓度以每年0.3％的速率增加，所以准确地监测N₂O的浓度意义重大。

目前，国内外用于检测N₂O的方法主要是气相色谱法，它具有检测精度高、可靠性强等优点，但也存在着一些明显的不足：检测仪器成本高，检测时间长；另外，由于O₂，H₂O，CO₂的干扰会导致在测量N₂O时色谱基线迅速抬升口]，影响气相色谱法对N₂O气体测量的准确度。

发明内容

本发明的目的是为了快速、准确地测量N₂0气体浓度，设计了一种痕量N₂O气体检测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

痕量N₂O气体检测系统包括功率与波长均可调的DFB激光器、激光器的温度和电流调制系统、光路系统、气体的光谱吸收系统、光电探测器、锁相放大器以及嵌入式数据采集与处理系统，可通过调整正弦调制信号的幅度来改善信号检测的性能，提高测量精度和检测灵敏度。

所述的DFB激光器采用了波长为1522nm、功率为5mW的商用DFB激光器，它是通过改变激光器的注入电流来改变激光器的激活区温度，实现激光器输出强度与波长的可调谐。激光器的工作温度为25℃，中心电流为60mA，实验通过50Hz低频锯齿波扫描电流的调谐，使激光波长扫过N₂O气体吸收线1522.45nm，激光器调谐后的波长扫描为1520～1524nm。

所述的光电探测器选择了PIN型InGaAs光电二极管。

所述的锁相放大器采用哈佛大学的SR830。

所述的实验的气体吸收池长度为50cm。

所述的系统设有多重反射腔结构，反射腔内部主要由4块平面镜组成，通过多重反射结构，在不改变气体吸收池长度L的基础上将气体的有效吸收路程增加到5.5m，提高了检测系统的灵敏度。

本发明的有益效果是：

痕量N₂O气体检测系统具有较好的重复性，相对标准偏差为0.137％。该系统对CO₂、O₂、水蒸气等常见气体具有较强的抗干扰能力，可应用于痕量N₂O气体浓度的快速检测。同时，通过改变激光器的中心波长，该方法也可以推广应用于CO₂、CH₄等其他温室气体的检测。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是验系统结构。

图2是多重反射式气体吸收池内部结构。

其中，[1]、[2]、[3]、[4]都是平面镜。

具体实施方式