基准测试 CO₂的预补偿电流调制二极管激光基差吸收激光器 气体度测量 kHz 速率

科学领域:

• 频谱学是一种光谱学.
• 大气科学 大气科学
• 激光技术 激光技术 激光技术

背景情况:

• 精确的二氧化碳 (CO2) 监测对于大气研究和气候变化研究至关重要.
• 传统的可调节二极管-激光吸收光谱 (TDLAS) 方法可以通过缓慢的测量时间来限制,从而影响动态环境中的精度.
• 快速而精确的气体度测量对于大气传感至关重要.

研究的目的:

• 介绍和评估一种新的波长调节的单激光差分吸收激光雷达 (WTSL-DIAL) 模式,用于二氧化碳测量.
• 将WTSL-DIAL方法与传统的直接模式TDLAS (dTDLAS) 进行比较.
• 为了研究一个双探测器方案对抑制激光强度噪声的影响.

主要方法:

• 为检测二氧化碳而在1.5711微米处运行的TDLAS系统的开发.
• 实现dTDLAS和WTSL-DIAL模式,使用预补偿电流脉冲在WTSL-DIAL中快速切换波长.
• 在dTDLAS数据中应用四参数的洛伦兹拟合,在WTSL-DIAL数据中进行实时光谱重叠分析.
• 单探测器与双探测器方案的比较,用于抑制噪音.

主要成果:

• 与dTDLAS相比,WTSL-DIAL方法在研究的时间间隔中显示了3.65±0.04倍的精度.
• dTDLAS测量显示系统性错误较少,特别是压力诱导的错误.
• 在WTSL-DIAL方法允许计算更简单和更快的度读数.
• 采用双探测器方案来抑制激光强度波动 (1/f噪声).

结论:

• 通过WTSL-DIAL方法,可显著提高二氧化碳测量的精度.
• 虽然WTSL-DIAL更快,更准确,但dTDLAS仍然很有价值,可以最大限度地减少系统错误.
• 开发的TDLAS系统为大气二氧化碳监测提供了一个多功能平台,具有可适应的测量策略.