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.
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