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作为重要的温室气体,CH4不仅分布在近地表的大气层中也分布在低温、低气压的平流层中。极端环境条件将对CH4的光谱特征及定量分析产生一定影响。可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS,Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)具有探测灵敏度高、选择性好、分析速度快等优点是动态获取极端气温和气压条件下CH4含量与分布特征的有效手段。本研究首先搭建了平流层大气环境模拟系统并耦合了 TDLAS检测系统,实现了模拟系统的气氛、气温、气压的有效控制与TDLAS信号在线检测。基于此系统,本文研究了 CH4的TDLAS透过率与二次谐波信号的特征;低温、低气压对CH4透过率光谱信号与二次谐波信号的影响;在低气压条件下建立了 CH4的定量分析模型并给出了平流层CH4现场分析的+技术方案。研究表明:在实验可控的气温(23℃～-80℃)和气压(1000 Pa～400 Pa)范围内,压强变动不影响CH4的TDLAS二次谐波信号的线型,但随着气压的减小二次谐波的强度因CH4分子数密度的减少而减小。低温条件下(-80℃)TDLAS的二次谐波半峰宽更窄,其分辨能力更强;TDLAS的探测灵敏度能满足平流层中痕量CH4的检测需要,预测模型线性度较高。本研究为在平流层极端条件下开展CH4浓度检测、CH4演化及其动力学特征的相关研究进行了有益探索,具有一定的科学意义。