可调谐DFB半导体激光器的甲烷检测传感器

摘要

为提高甲烷浓度的检测精度,根据红外吸收光谱检测原理,推导了气体浓度跟二次谐波与一次谐波之比的关系,并利用可调谐DFB半导体激光器设计了甲烷浓度检测传感器。通过1 kHz的正弦电流叠加到激光器的电源进行调制,使光束扫描波长为3.312μm处的吸收峰,从而在碲镉汞红外探测器上产生谐波信号。同时,利用相敏检波技术设计了微弱信号处理电路,通过前置放大、带通滤波、相敏检波、直流放大等有效抑制了信道噪声,实现了对一次和二次谐波的高精度提取。实验结果表明:设计的甲烷浓度检测传感器具有较高的测量精度和稳定度,在0%~20%的量程上,最大误差不超过0.65%,平均误差仅为0.41%,可应用于在煤矿开采和化工生产中对甲烷泄漏的监测。