基于中红外激光光声光谱的乙炔气体检测研究

中红外激光波段分子吸收系数高，适用于痕量气体的体积分数监测，结合非谐振光声池耗气量小的优点，能实现现场大型变压器油中乙炔气体的高灵敏度光声光谱检测。文中利用HITRAN数据库对乙炔气体进行红外光谱仿真，得到特征吸收峰波段为3300.4 cm^-1，对光声池进行优化分析，设计内腔半径为3mm的光声池。利用非共振光声池和乙炔中红外激光器搭建光声光谱实验检测系统，进行激光器波长调谐，使波长处于特征吸收峰中心位置。进行激光器频率调制，得到10 Hz的最优频率点，在此激光波长和频率点下进行系统噪声的检测试验，得到了0.10443 mV的系统噪声值，进一步进行乙炔气体的定量检测实验，得到0.9995线性拟合系数，在此基础下完成了信号浓度反演，1～20 μL/L体积分数的乙炔反演结果表明，1 μL/L时检测体积分数与标准体积分数的最大绝对误差为0.09 μL/L，5～20 μL/L时检测体积分数与标准体积分数最大相对误差仅为1.6%，最后计算出检测极限0.520 μL/L，证明文中实验系统对乙炔气体的优良检测能力。