基于光聲光譜技術(shù)的大氣溫室氣體中甲烷和二氧化碳的檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于光聲光譜技術(shù)的大氣溫室氣體中甲烷和二氧化碳的檢測(cè)裝置，涉及利用光學(xué)檢測(cè)氣體【技術(shù)領(lǐng)域】。激光器I發(fā)出光束I經(jīng)過(guò)反射鏡反射、高透高反鏡反射，激光器II發(fā)出光束II經(jīng)過(guò)高透高反鏡透射，光束I和光束II共同通過(guò)斬波器穿過(guò)光聲池入射到光電探測(cè)器。光聲池的共振腔連接有光學(xué)麥克風(fēng)，光學(xué)麥克風(fēng)與鎖相放大器連接，斬波器與鎖相放大器相連，鎖相放大器、光電探測(cè)器分別與電腦電連接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的信噪比穩(wěn)定性差，抗環(huán)境干擾能力差的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的有益效果為：有效地降低了系統(tǒng)噪聲，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，適合長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)。同時(shí)監(jiān)測(cè)甲烷和二氧化碳這兩種氣體，為研究溫室氣體對(duì)氣候的影響提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
【專利說(shuō)明】基于光聲光譜技術(shù)的大氣溫室氣體中甲烷和二氧化碳的檢 測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用光學(xué)手段來(lái)檢測(cè)氣體的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種基于光聲光譜 技術(shù)檢測(cè)大氣溫室氣體中甲烷和二氧化碳的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 大氣溫室氣體導(dǎo)致全球變暖、極端氣候出現(xiàn)。溫室氣體能有效地吸收紅外輻射，產(chǎn) 生溫室效應(yīng)。溫室氣體中最主要、排放最多的是二氧化碳。甲烷雖然含量相對(duì)較少，但它的 溫室效應(yīng)卻是二氧化碳的26倍。聯(lián)合國(guó)世界氣象組織發(fā)布的報(bào)告稱，2011年地球大氣的 二氧化碳含量創(chuàng)下新高，達(dá)到390. 9ppm。甲燒含量也達(dá)到歷史新高，為1813ppb。溫室氣體 引起全球變暖，已經(jīng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，成為人類社會(huì)和 各國(guó)政府亟待解決的重大問(wèn)題。溫室氣體濃度的監(jiān)控為研究全球氣候變化提供了可靠數(shù) 據(jù)，也為推進(jìn)節(jié)能減排提供了基礎(chǔ)技術(shù)手段。光聲光譜法基于光聲效應(yīng)，氣體吸收光能后發(fā) 生無(wú)輻射躍遷，產(chǎn)生熱能而導(dǎo)致吸收媒質(zhì)溫度升高，當(dāng)入射光在聲頻范圍內(nèi)進(jìn)行光強(qiáng)或波 長(zhǎng)調(diào)制時(shí)，媒質(zhì)溫度發(fā)生相同頻率的周期性變化，從而產(chǎn)生聲波，通過(guò)測(cè)量聲壓可以求出氣 體濃度。相對(duì)于直接吸收光譜測(cè)量，光聲光譜法直接檢測(cè)氣體吸收的光能，不受散射光影 響，是一種絕對(duì)檢測(cè)的方法，檢測(cè)靈敏度高。光聲光譜法用于氣體檢測(cè)的應(yīng)用已有很多，t匕 如2005年巴黎高等洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員用主波長(zhǎng)為165 Inm的激光器檢測(cè)甲烷濃 度，靈敏度達(dá)到0. 18ppm ;2008年德國(guó)漢堡大學(xué)的M. Wol和M. Germer等人用主波長(zhǎng)為2. 4um 的激光器探測(cè)二氧化碳的濃度，達(dá)到PPb量級(jí)的靈敏度；2010年美國(guó)NIST(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技 術(shù)研究院）研制出了用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)氣溶膠和二氧化碳的標(biāo)準(zhǔn)光聲光譜裝置。另外，有基于 光聲光譜的多種氣體（包括二氧化碳和甲烷）檢測(cè)產(chǎn)品問(wèn)世，比如芬蘭公司GASERA生產(chǎn)的 PA201，德國(guó) Schiitz GmbH公司的 SPA-ANALYZER，美國(guó) Lma Sense 公司的 INNOVA 1421i 等，基 本上都可以達(dá)到ppm以下的靈敏度。國(guó)外利用光聲光譜法監(jiān)測(cè)溫室氣體技術(shù)已經(jīng)較成熟， 并且已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行了很多應(yīng)用。國(guó)內(nèi)也有很多人在研究這方面的應(yīng)用，2008年安徽光 機(jī)所用主波長(zhǎng)為I. 573um的DFB激光器探測(cè)二氧化碳濃度，檢測(cè)極限靈敏度為30ppm。中科 院電子學(xué)研究所用主波長(zhǎng)為10. 303um的C02激光器探測(cè)二氧化碳濃度，靈敏度為2. 67ppm， 中科院半導(dǎo)體所用DFB-QCL主波長(zhǎng)為7. 6um的激光器檢測(cè)甲烷濃度，靈敏度為0. 19ppm。總 體來(lái)講，國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室研究靈敏度可以做到ppm左右，但實(shí)際應(yīng)用極少，市場(chǎng)上的檢測(cè)儀器 大多基于NDIA原理。中國(guó)專利授權(quán)
【發(fā)明者】張建鋒, 潘孫強(qiáng), 陳哲敏, 林曉露 申請(qǐng)人:浙江省計(jì)量科學(xué)研究院