Page 135 - 生态环境监测及环保技术发展

第四章 环境监测质量管理可持续发展的对策

质量的光谱吸收技术，其充分继承了已有的吸收光谱技术的优点，采取可调谐半
导体当作发射光源。可调谐半导体激光线与传统光源相比光线宽较小，频率与波
长可小范围进行，避免被监测物体中其他气体对监测产生干扰。TDLAS 技术能

充分分析光被气体选择吸收的情况，监测气体的浓度，发射一束光照射并通过待
监测气体，并用仪器另一端接收光线，发射器和接收器之间的距离对光程组合起
着决定性作用，测量原理以比尔定律为主，主要就是 A（λ）=σ（λ）CL．其
中，A（λ）表示吸收率（λ），CL 则为乘积，公式的概念为吸收率与光程浓度、

长度之间的乘积成比例，比例当中的常数主要就是分子吸收数 σ（λ），不同
分子特征各不相同，因此可以利用这一技术来观察吸收率，从而监测吸收分子实
际浓度。

（二）TDLAS 技术监测方法
从信号等因素上可以将 TDLAS 划分成为三种监测方法，分别为直接吸收法、
波长调制法、频率调制法以及其他新型方法，本文主要针对这三种方法进行分析。
1. 直接吸收光谱
通过不同变化输出激光的波长，来扫描目标气体中的吸收谱线，之后利用信

号平均仪器将扫描获取的各项数据进行整合获取平均值，以此来得到平均的谱线，
经过数据处理后，可防止在使用固定波长时产生的系统数据误差带来的不利影响，
包括 RAM（Residual Amplitude Modulation）、吸收邻近谱线等影响。事实上，

直接吸收光谱技术主要就是利用光强的改变来分析被测气体的实际浓度，若是气
体对于入射光具备的吸收能力较少，则透光性就比较强。若光强实际变化比较小，
则很容易受到背景噪声的限制与影响，导致测量误差。背景噪声出现原因主要有
激光强度存在起伏和吸收池内部被测分子出现密度起伏，这也是直接吸收光技术
存在的最明显缺点。为全面抑制测量过程中背景噪声问题，在直接吸收光谱技术

的应用过程中逐步研发了平衡波、扫描积分等各种测量方法。
（1）平衡监测
平衡监测主要就是利用从分束器入射的激光当中合理分出一束成为参考光

束，实现在大信号当中针对微小变化进行分辨的目的。若将充分透过吸收池所产
生的光强、参考光束，同时加入自动平衡电路当中，自动平衡电路实际输出信号
将会与直流部分一同被扣除，留下的就是能够全面反映吸收的微小改变某一部分，
背景噪声也可以得到抑制。

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