鎖相放大器在TDLAS技術(shù)中的應(yīng)用

可調(diào)諧二極管激光吸收光譜分析(TDLAS)技術(shù)是一種能夠在工業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體組分濃度和溫度場(chǎng)甚至速度場(chǎng)測(cè)量的檢測(cè)技術(shù)。TDLAS依據(jù)Beer-Lambert定律，當(dāng)激光通過(guò)氣體分子介質(zhì)時(shí)，只要激光的波長(zhǎng)與任何一種分子的能級(jí)躍遷相等，一部分的光會(huì)被吸收。出射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)的關(guān)系如下：

其中 α(cm-1) 為介質(zhì)單位長(zhǎng)度的吸收系數(shù);L (cm)為有效吸收長(zhǎng)度;N (cm-3)為單位體積內(nèi)的分子數(shù)(即濃度);σ(cm-2)為分子的吸收截面，是波長(zhǎng)的高斯函數(shù)。經(jīng)過(guò)頻率調(diào)制后，且va/v0

由上式可看出分子對(duì)激光的吸收出現(xiàn)高階吸收成分，在信號(hào)檢測(cè)通路中采用鎖相放大技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)的二次諧波檢測(cè)，分別在1f、2f或3f頻率處檢相得到高斯函數(shù)的一階、二階或三階導(dǎo)數(shù)。

在這個(gè)激光鎖相系統(tǒng)中，最關(guān)鍵的部分是利用鎖相放大器同時(shí)實(shí)現(xiàn)被測(cè)氣體、參考?xì)怏w的兩路檢測(cè)，甚至需要實(shí)現(xiàn)被測(cè)氣體、參考?xì)怏w以及激光背景的三路檢測(cè)，OE1022具備的多路諧波測(cè)量功能可順利解決此問(wèn)題，如右下圖為實(shí)際搭建的TDLAS系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果。

審核編輯 黃宇