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TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱技术

发布时间:2015-09-25 【 收藏此页 】 【 打印此页 】 【 关闭 】

TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱技术

目前,激光气体分析系统已经在冶金、石化、化工、环保等重要流程工业领域有成熟的应用和解决方案,成为流程工业自动化系统的重要组成部分。

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技术原理

TDLAS技术采用的半导体激光光源的光谱,宽度远小于气体吸收谱线的展宽,得到单线吸收光谱,因此TDLAS技术是一种高分辨率吸收光谱技术。
在选择该吸收谱线时,应保证在所选吸收谱线频率附近约10倍谱线宽度范围内无测量环境中背景气体组分的吸收谱线,从而避免这些背景气体组分对被测气体的交叉吸收干扰,保证测量的准确性。例如,图1中位于6408cm-1频率处的CO吸收谱线附近无H2O吸收谱线,从而测量环境中水分不会对CO的测量产生干扰。

c9d67d72-60ce-4641-8a7e-5148470dabc6“单线光谱”测量技术原理

激光束通过长度为L,压力为P,温度为T,浓度为X的气体介质,气体介质对激光的吸收满足Beer-Lambert(朗伯-比尔)定律,即被测组分对特定波长的光具有吸收,且吸收强度与组分浓度成正比。

TDLAS与相敏检测技术结合,通过快速调制激光频率使其扫过被测气体吸收谱线的一定频率范围,然后采用相敏检测技术测量被气体吸收谱线吸收后的透射激光光强中的谐波分量来分析气体的吸收。调制光谱技术通过有效压缩噪音带宽,可以获得较好的检测灵敏度。

9ba85723-34ef-4e63-8bda-f3ff5c212952原位测量原理

激光气体分析系统可以直接安装在管道上,实现真正的非接触式原位测量。

安装时只需将发射单元和接收单元通过标准法兰对准固定在被测烟气管道的两侧,即可实现在线实时烟气分析。发射单元发出的激光束穿过被测气体,被安装在管道相对方向上的接收单元中的光电探测传感器接收,获得的测量信号通过处理得到浓度信息。分析系统同时配置有吹扫系统、防爆系统等辅助设备。吹扫系统控制工业用氮气对发射、接收单元的光学视窗进行吹扫,避免煤气中粉尘长期污染光学视窗而造成激光透射光强的大幅下降。防爆系统使仪器满足防爆要求,可安装在爆炸性工业现场环境。维护时只需将发射和接收两端玻片上的灰尘和污渍擦净即可,维护量很小,周期可以达到三个月以上。

主要特点:

TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱技术可以实现非接触测量,广泛地应用在恶劣工业环境下的气体浓度的测量与控制。根据客户的需求,还可以测量多种工业参数如温度、压力、流速等。

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