基于可调谐法布里-珀罗干涉仪的大气二氧化碳测量方法研究

摘要：

针对准确、快速、便携测量大气中CO2、CH4等温室气体的需要,本文介绍了一种基于可调谐法布里-珀罗干涉仪(FPI)传感器的多波长温室气体测量系统.将FPI作为波长选择元件,利用干涉滤波片实现了在3100～4400 nm(波数范围为3226～2273 cm-1)波段内的连续测量.通过将测量的吸收光谱和CO2的吸收截面拟合获得相关系数,进而计算得到CO2的气体浓度.为了校正仪器分辨率低带来的非线性吸收效应,采用迭代算法优化CO2的吸收截面.结果 显示,相比于直接拟和计算,CO2浓度为4.08×10-4时测量误差降低了18％.对系统的干扰优化、仪器精度、探测限等参数进行了验证,实验结果表明,气室内残留的CO2浓度小于1×10-6,仪器精度为±1.32×10-6,当时间分辨率为10 min时,系统的探测限为1.13×10-6(2σ,2倍标准偏差).此外,利用该系统在合肥市科学岛进行了一个星期的室外测量,获得了CO2浓度的日变化结果及昼夜特性,验证了系统的稳定性和可靠性.

关键词：测量、红外光谱、二氧化碳、可调谐法布里-珀罗干涉仪、光学气体传感器

所属期刊栏目：41

分类号：X851(环境监测仪器设备)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家重点研发计划;安徽省重点研究与开发计划项目

在线出版日期：2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：137-147