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TDLAS技术原理

自然界中,每种气体都会吸收特定波长的光,当一束白光(包含所有波长成分)穿过气体后,输出光将减弱或缺失这些波长成分。

在光谱学上,通过气体的吸收谱线的构成,可以分辨物质的组份。而我们可以通过分析某种气体某一吸收谱线对该波长光的吸收程度,来计算该气体的浓度。

基于半导体激光调制(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)的新型气体浓度测量技术是一种测量准确度高、响应速度快,环境适应性极好的技术,尤其适用于高精度、混合气体、高响应速度的场合,逐步成为国际上气体监测新趋势。

激光气体分析系统主要是由激光器、激光器控制器、探测器、ARM控制器、解调系统和显示输出系统组成。系统框架图如图2所示,其中激光器选用发射波长包含待测气体吸收波长的DFB半导体激光器,激光器控制器能够通过控制激光器温度来达到出射波长可调的目的,探测器为光电二极管,能够将收集到的携带气体浓度信息的光信号转化为电信号,进而通过信号处理系统计算出气体浓度。气体浓度计算原理图如图3所示。

技术优势

不影响待测气体:激光与气体之间不发生接触式化学反应,不会影响待测气体的组分和形态。

本质安全:前端传感器采用全光学结构,本质安全,传感端不易受到电磁辐射的干扰、不产生火花。

远程测量:对危险气体可进行远程测量,传感器传输距离可达几公里,保证测试人员安全。

无交叉干扰:每种气体的监测对应特定激光波长,不存在交叉干扰,易于检测混合气体中的特定成分。

精度高:通过气体对特定激光的共振吸收进行浓度检测,测量精度极高,测量下限可达ppm量级。

响应快:相比于其它方法(化学、电化学)的监测,响应时间大大缩短,可以达到毫秒量级。