研究目的
通过野外测量同时检测大气甲烷和水蒸气的时间与空间分布，以更好地理解全球变暖和气候变化。
研究成果
基于单连续波分布反馈激光器开发了一种紧凑、灵敏且选择性强的传感器系统，采用免校准差分吸收光谱法实现了CH4和H2O的同时检测。艾伦偏差分析表明，在最佳压力50托条件下，通过102秒积分时间可获得甲烷1ppb、水汽10.4ppm的检测限。这种灵敏度高、成本低廉、结构简单且体积紧凑的甲烷与水汽传感器，非常适合搭载于气球或无人机进行观测应用。
研究不足
基于TDLAS的传感器性能高度依赖于能够发射所需波长、用于高灵敏度和高选择性气体检测的光谱单模激光器的可用性。
1：实验设计与方法选择：
采用结合差分压力多程池（DP-MPC）的TDLAS方法实现双气体同步检测，使用免校准直接吸收光谱技术进行数据生成与处理。
2：样本选择与数据来源：
将实验室环境空气以50托最佳压力注入DP-MPC系统。
3：实验设备与材料清单：
中心发射波长3.38微米的DFB激光器（Nanoplus GmbH）、紧凑型低噪声激光驱动器（型号0520）、快速热电制冷中红外探测器（Vigo PVI-4TE-4）、数据采集卡（美国国家仪器USB6356）及压力控制器（MKS仪器640B型）。
4：38微米的DFB激光器（Nanoplus GmbH）、紧凑型低噪声激光驱动器（型号0520）、快速热电制冷中红外探测器（Vigo PVI-4TE-4）、数据采集卡（美国国家仪器USB6356）及压力控制器（MKS仪器640B型）。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过控制激光二极管电流和温度，采用电流扫描实现频率调谐。发射激光束经收集准直后耦合至DP-MPC，吸收池出射光束被收集并传输至探测器。
5：数据分析方法：
对采集的甲烷与水蒸气光谱依次进行原始光谱平均、频率校准、基线校正，并采用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法反演浓度值。
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Laser driver
0520
Wavelength Electronics
Control the laser diode current and temperature
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Pressure controller
Type 640B
MKS Instruments
Control the gas sample pressure inside the DP-MPC
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DFB laser
3.38 mm
Nanoplus GmbH
Light source for the sensor system
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Mid-infrared detector
PVI-4TE-4
Vigo
Detect the out-coming beam from the absorption cell
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Data acquisition card
USB6356
National Instrument
Acquire the signal from the detector
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