在煤炭的開(kāi)采過(guò)程中 ，甲烷是一種能夠引起爆炸的有害氣體 ，檢測(cè)其濃度及變化率 ，對(duì)監(jiān)測(cè)及預(yù)防煤礦爆炸事故具有重要的意義 。近年來(lái) ，對(duì)甲烷氣體濃度檢測(cè)的研究呈逐年上升趨勢(shì) 。 相比于其他檢測(cè)方法 ，如電化學(xué)法［１］ 、 半導(dǎo)體法［２‐３］ 、催化燃燒法［４‐６］ ，光學(xué)檢測(cè)具有響應(yīng)速度快 、靈敏度高 、非接觸性檢測(cè) 、選擇性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)［７‐９］ ?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS ）技術(shù)作為光學(xué)檢測(cè)方法的一種 ，利用半導(dǎo)體激光器可調(diào)諧 、窄線寬的特點(diǎn) ，通過(guò)掃描待測(cè)氣體的單根吸收譜線實(shí)現(xiàn)氣體濃度的快速檢測(cè) 。相對(duì)于直接吸收光譜（DAS） ，波長(zhǎng)調(diào)制光譜（WMS ）技術(shù)能夠進(jìn)一步消除系統(tǒng)中的噪 聲 ， 提高 檢 測(cè)靈 敏 度 ，因 而 得 到 了 廣 泛 的 應(yīng)用［１０‐１２］ 。近年 來(lái) ， 中 紅 外 波 段 的 甲 烷 檢 測(cè) 研 究 屢 見(jiàn) 報(bào)道［１３‐１４］ ，其吸收能力較近紅外的泛頻帶強(qiáng)了兩個(gè)數(shù)量級(jí) ，一些研究人員使用量子級(jí)聯(lián)激光器 ，在中紅外波段進(jìn)行了甲烷檢測(cè)研究工作 ，濃度的檢測(cè)下限可以達(dá)到 １０ - ９ 量級(jí)［１５］ 。然而 ，使用分布反饋（DFB）激光器的近紅外甲烷檢測(cè)可通過(guò)光纖通信 ，結(jié)合開(kāi)放式的光學(xué)探頭 ，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的實(shí)時(shí)檢測(cè) ，這對(duì)于煤礦等危險(xiǎn)的環(huán)境更具有實(shí)際意義 。采用 DFB 激光器進(jìn)行甲烷氣體的檢測(cè)工作會(huì)受制于以下幾點(diǎn) ：（１）激光器輸出光譜的穩(wěn)定度 ；（２）有效吸收光程 ；（３）鎖相放大器的性能［１６］ 。在 ２０１４ 年 ，我們已經(jīng)研制了一套近紅外甲烷檢測(cè)系統(tǒng)［１７］ ，激光器的溫度控制電路使用數(shù)字式比例‐積分‐微分（PID）控制算法進(jìn)行控制 ，使用了需要?dú)獗玫姆忾]性氣室 ，同時(shí) ，研制了基于復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）移相的模擬與數(shù)字混合式的鎖相放大器 。相較于之前的工作 ，本文的主要改善包括 ：首先 ，采用模擬 PID 算法對(duì)激光器進(jìn)行溫度控制 ，在減少主控制器軟件開(kāi)銷(xiāo)的同時(shí)提高了激光器溫度的穩(wěn)定性 ，將溫度波動(dòng)從 ± ０。 １ ℃ 抑制到 ± ０。 ０２ ℃ 。其次 ，采用了開(kāi)放式的光學(xué)探頭用于提高有效光程 ，從 ２０ cm 提高到 ４０ cm ，并且不再需要?dú)獗?。同時(shí) ，研發(fā)了高性能 、高性價(jià)比的正交鎖相放大器 ，其性能滿足實(shí)驗(yàn)要求 。通過(guò)測(cè)試實(shí)驗(yàn) ，驗(yàn)證了激光器驅(qū)動(dòng)及系統(tǒng)的整體檢測(cè)性能 。