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可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)具有高灵敏度、高选择性和快速响应等特点,是气体探测中的主流技术,被广泛应用于环境监测、工业生产监控和生物医疗等众多领域。为克服传统TDLAS技术成本高以及长时间工作过程中由于中心波长偏移造成的稳定性差等问题,本论文提出了一种与关联光谱和波长调制光谱相结合的多模二极管激光吸收光谱技术(TMDL-COSPEC-WMS),设计建立了相应的测试实验系统,利用该系统开展了CC2、CH4等温室气体分子以及CO等有害气体分子的检测方法研究。温室气体分子CO2的TMDL-COSPEC-WMS测量采用了价格低廉、体积微小的FP型多模二极管激光器(MDL),中心波长位于1570 nm,发射光谱和CO2气体分子的吸收光谱有很好的交叠,可获得多个CO2气体分子的特征吸收信号。C02分子在该波段吸收谱线分布比较离散,通过参考信号和测量信号之间的相关度比较实现了可用信号的筛选。利用所选多个二次谐波信号峰值高度之间的关系,经线性回归实现了对CO2气体浓度的准确测量。另外,还采用中心波长位于760 nm的FP型多模二极管激光器,用本技术开展了O2气体检测方法的研究。利用多信号推演被测气体浓度可提高测量可靠性,但MDL各个模式间的竞争对光强造成的影响会降低测量的灵敏度。为了提高系统的探测灵敏度,本论文工作引入了长程吸收技术,用具有机械性能优异、操作简便等优点的程长为100 m的离散镜片型多通吸收池作为气体测量池。设计建立了一套具有高检测灵敏度和高稳定性的气体分子光谱测量系统,使用中心波长位于1675 nm的FP型多模二极管激光对CH4气体进行了相关检测研究,验证了系统的良好性能。还使用模式稳定的FP型多模二极管激光器测量了1570nm处的CO吸收光谱,探讨了TMDL-WMS技术的可行性。使用单台激光器实现对多种组分的同时探测一直是光谱测量技术领域追求的目标,本论文也开展了这方面的工作。为了进一步提高系统的探测能力,选用了中心波长位于2.3μm的二极管激光,结合上述高检测灵敏度和高稳定性的气体分子光谱测量系统,实现了由单台激光器对CO和CH4两种气体的同时探测。通过对实际大气中上述两种气体的相关测量,对系统用于大气监测的能力进行了评估。利用TMDL-COSPEC-WMS技术对气体进行监测时,无需对二极管激光器的波长进行准确的标定,对中心波长的漂移制约也是宽松的,提升了系统对环境的脱敏程度,从而显示了良好的稳定性和可靠性。另外,长程吸收技术和波长调制技术的引入可大大提高系统的探测灵敏度,并且还可通过选用合适的中心波长,由单台激光器实现对多种组分的同时检测。这些特性不仅提高了本系统的探测性能,而且有效降低了系统的测量成本,在气体检测领域具有广阔的应用前景。