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激光氣體分析儀原理
市場經理:張經理經理熱線:13871339889時間:2016-08-29 15:15:57瀏覽次數:

原理

  因此,TDLAS技術是一種高分辨率的光譜吸收技術,半導體激光穿過被測氣體的光強衰減)定律表述式中,IV,0和IV 分別表示頻率V的激光入射時和經過壓力P,濃度X和光程L的氣體后的光強;S(T)表示氣體吸收譜線的強度;線性函數g(v-v0)表征該吸收譜線的形狀。通常情況下氣體的吸收較小,可用式(4-2)來近似表達氣體的吸收。這些關系式表明氣體濃度越高,對光的衰減也越大。因此,可通過測量氣體對激光的衰減來測量氣體的濃度。

1.光譜線的線強

   氣體分子的吸收總是和分子內部從低能態到高能態的能級躍遷相聯系的。線強S(T)反映了躍遷過程中受激吸收、受激輻射和自發輻射之間強度的凈效果,是吸收光譜譜線基本的屬性,由能級間躍遷概率經及處于上下能級的分子數目決定。分子在不同能級之間的分布受溫度的影響,因此光譜線的線強也與溫度相關。如果知道參考線強S(T0),其他溫度下的線強可以由下式求出式中,Q(T)為分子的配分函數;h為普朗克常數;c為光速;k為波爾茲曼常數;En為下能級能量。各種氣體的吸收譜線的線強S(T0)可以查閱相關的光譜數據庫。

2.測量技術編輯

1.調制光譜檢測技術

   調制光譜檢測技術是一種被廣泛應用的可以獲得較高檢測靈敏度的DLAS技術。它通過快速調制激光頻率使其掃過被測氣體吸收譜線的定頻率范圍,然后采用相敏檢測技術測量

被氣體吸收后透射譜線中的諧波分量來分析氣體的吸收情況。調制類方案有外調制和內調制兩種,外調制方案通過在半導體激光器外使用電光調制器等來實現激光頻率的調制,內調制方案則通過直接改變半導體激光器的注入工作電流來實現激光頻率的調制。由于使用的方便性,內調制方案得到更為廣泛的應用,下面簡單描述其測量原理。

   在激光頻率掃描過氣體吸收譜線的同時,以一較高頻率正弦調制激光工作電流來調制激光頻率,瞬時激光頻率可表示為式中,(t)表示激光頻率的低頻掃描;a是正弦調制產生的頻率變化幅度;w為正弦調制頻率。透射光強可以被表達為下述Fourier級數的形式。

   諧波分量可以使用相敏探測器(PSD)來檢測。調制光譜技術通過高頻調制來顯著降低激光光器噪聲(1/f噪聲)對測量的影響,同時可以通過給PSD設置較大的時間常數來獲得很窄帶寬的帶通濾波器,從而有效壓縮噪聲帶寬。因此,調制光譜技術可以獲得較好的檢測靈敏度。

3.技術特點和優勢

(1)不受背景氣體的影響

(2)不受粉塵與視窗污染的影響

(3)自動修正溫度,壓力對測量的影響

激光氣體分析儀用來進行連續工業過程和氣體排放測量,適合于惡劣工業環境應用,如鋼鐵各種燃爐、鋁業和有色金屬、化工、石化、水泥、發電和垃圾焚燒等。

特征

高分辨率(激光掃描頻率是傳統激光分析儀的幾倍)

模塊化設計,可現場模塊化替換,快速維護和維修

高光穿透能力,適合于高粉塵阻擋環境應用

專利性航空動力學原理插入管,適合于特高粉塵阻擋環境應用

無交叉干擾

無需采樣,現場在線直接測量

快速測量(響應時間可低于1秒)

結構緊湊、堅固耐用

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