基于TDLAS直接吸收的CO2浓度监测技术研究

孙加运， 信丰鑫， 朱金山

(1.山东科技大学 测绘科学与工程学院，山东 青岛 266590；2.中国海洋大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 266003)

基于TDLAS直接吸收的CO2浓度监测技术研究

孙加运1， 信丰鑫2， 朱金山1

(1.山东科技大学 测绘科学与工程学院，山东 青岛 266590；2.中国海洋大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 266003)

二氧化碳(CO2)作为最主要的温室气体，能够引发许多气候变化和生态环境问题，因此需要监测大气环境中CO2的浓度。根据可调谐半导体激光吸收原理，采用直接吸收的方法，在室温下扫描DFB激光器波长，得到CO2在2 002 nm附近的吸收光谱。同时根据Lambert-Beer定律反演出CO2浓度，为了验证反演精度，选用LGR温室气体分析仪进行对比，两组数据绝对误差在2.5 ppm左右，相关系数为0.986 4。长时间对比测量结果的绝对误差在9.8 ppm左右，相关系数为0.933。TDLAS测量结果与LGR一致性较好，系统较稳定能够满足实验要求。该研究为仪器的小型化和室内CO2的长时间测量提供了基础。

可调谐半导体吸收光谱；Lambert-Beer定律；直接吸收；LOS Gatos Research(LGR)

近年来温室气体对气候变化与生态环境的影响日益增大，大气中的主要温室气体有二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)等，其中CO2是地球大气中第三大含量的痕量气体，对温室效应影响最大的气体，主要来源于人类的日常活动。根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第5次评估报告[1]，2011年大气中CO2含量相比于1750年已经上升了40%，浓度由约278 ppm上升到了390.5 ppm。在2002—2011年期间，大气CO2每年增长的平均速率为2.0±0.1 ppm，超过了自1958年以来所有十年间的增长速率。因此，需要快速准确的气体检测技术对区域大气中的CO2浓度进行测量，对了解CO2的周期性变化与气候变化的内在规律有重要意义[2]。……