當(dāng)一束激光穿過(guò)氣體時(shí)，如果激光正處于某個(gè)特定的波長(zhǎng),，氣體會(huì)大量吸收光子,，導(dǎo)致透射出氣室后激光在該波段的功率會(huì)突然下降，但是其他不在氣體吸收波段的激光功率不會(huì)下降,，這導(dǎo)致最終的光譜圖在吸收波段處會(huì)出現(xiàn)一個(gè)凹陷,，這被稱(chēng)為該氣體的吸收峰。不同的氣體都有它*的吸收波段作為該氣體的識(shí)別碼,，它在氣體濃度檢測(cè)方面具有至關(guān)重要的作用,。
要探究氣體未知吸收峰，TDLAS等通過(guò)連續(xù)光掃頻檢測(cè)吸收峰的方案已不再適用,，需要利用中紅外超連續(xù)光源直接探測(cè)氣體吸收峰,。該方法相比前者更為直觀、高效,，但是對(duì)光譜儀的測(cè)量精度和光源的譜寬要求非常高,。
本文搭建的中紅外吸收光譜檢測(cè)系統(tǒng)就是采用了直接吸收法，對(duì)氣體的吸收峰進(jìn)行直接探測(cè),，其實(shí)驗(yàn)裝置圖如下：
中紅外超連續(xù)激光器的輸出光譜范圍為2um~4um,，輸出光平均功率為1W，利用橫河光譜儀AQ6377測(cè)量輸出光的光譜,，如下圖所示（中間2700nm處的凹陷為空氣中水分子的吸收峰）：
由圖可以看出,，該激光在各個(gè)波段的輸出光功率都保持穩(wěn)定，*可以用于測(cè)量2um~4um的物質(zhì)吸收峰,。
由于該脈沖光峰值功率過(guò)高,，直接進(jìn)入氣室可能會(huì)損壞氣室內(nèi)部鍍膜，也遠(yuǎn)大于光譜儀的閾值功率，我們使用兩片分光鏡將功率衰減至80mW,，同時(shí)調(diào)節(jié)兩片鏡子的反射角度,，使得激光以最合適的角度入射氣室，并在氣室的出光口通過(guò)透鏡將氣體吸收后的激光耦合進(jìn)中紅外光纖,，利用光纖將激光傳輸進(jìn)光譜儀進(jìn)行吸收光譜的測(cè)量,。在測(cè)量結(jié)束后，計(jì)算機(jī)利用以太網(wǎng)收集光譜儀的數(shù)據(jù),，并和SpectraPlot的*吸收光譜做對(duì)比,。我們分別測(cè)量了C2H2、C2H6,、C3H8以及NH3的吸收光譜,，測(cè)量結(jié)果與SpectraPlot的數(shù)據(jù)較為符合，如下圖所示：
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