一种中红外差分甲烷检测仪的研制

摘要

根据甲烷(CH4)分子在中红外波段的吸收特性并利用宽光谱红外热辐射光源(IR55),研制了一种基于中红外吸收光谱技术的双通道差分CH4检测仪。通过对双通道探测器(3.31μm和3.90μm)输出的两路信号进行差分处理,有效抑制了系统噪声。给出了系统的检测原理和结构,表征了光源和探测器的光学特性。为了提高聚光效率并增大光程,设计制作了球面反射镜开放气室,其半径约20cm。配备了16种不同浓度的CH4气体样品,开展了气体标定实验,得到了气体浓度与双通道信号幅值电压的关系表达式。误差实验结果显示,对1 6种气体样品的检测误差小于12.4%。对体积分数为5×10-4的CH4气体样品开展的长达10h的浓度测量实验表明,检测结果的相对波动范围为±10%。对测得的实验结果进行数理统计,其标准差为2.06×10-5,进而得到该检测仪的检测下限约为6.18×10-5。