更新時(shí)間:2024-10-31
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利用激光進(jìn)行氣體檢測分析有很多技術(shù)路線模樣,主要包括直接吸收測量技術(shù)製高點項目、波長調(diào)制技術(shù)關註度、腔衰蕩技術(shù)重要的、激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)、激光拉曼光譜技術(shù)姿勢、激光光聲光譜技術(shù)等相互融合。這里主要討論其中的前兩項(xiàng),這也是我們平尘G色化?谥械募す鈿怏w分析技術(shù)不同需求,也就是可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù),簡稱TDLAS相對較高。
基本原理
絕大部分氣體都有光譜吸收資源配置,但由于氣體的分子結(jié)構(gòu)不同,有的氣體吸收譜線多相關,有的氣體吸收強(qiáng)度大大力發展,而且吸收波長也不一樣。光譜法就成為一種廣泛應(yīng)用的氣體檢測方法生產效率。
TDLAS是利用光通過被測氣體(如圖所示)產能提升,每種氣體對特定波長的光存在吸收作用,氣體濃度越大節點,吸收作用越強(qiáng)通過活化,通過測量被吸收后的光能進(jìn)行氣體濃度的計(jì)算。
圖 基于光譜吸收氣體分析技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成
激光氣體分析核心部件
激光氣體分析主要部件也包括光源的特點、氣室健康發展、檢測器、控制檢測電路等幾個(gè)部分大數據。
(1)激光光源
激光光源根據(jù)原理分主要有DFB長效機製、VCSEL、FP等幾種數字技術;按照波長分為近紅外和中遠(yuǎn)紅外激光器奮戰不懈;按照是否內(nèi)置TEC分為內(nèi)置TEC和無內(nèi)置TEC兩種;按照封裝可分為TO封裝和蝶形封裝等措施。一般蝶形封裝都內(nèi)置了TEC和熱敏電阻大大縮短。
激光器的所有參數(shù)中波長是重要的一個(gè),波長決定了可以檢測什么氣體以及吸收強(qiáng)度有多大緊密相關,同時(shí)波長也是激光器價(jià)格的決定因素更默契了。
相同波長的激光器,是否內(nèi)置TEC也存在較大的價(jià)格差異培訓。內(nèi)置TEC和熱敏電阻的激光器易于控溫順滑地配合,設(shè)計(jì)較為簡便,溫度響應(yīng)也較快效高;沒有內(nèi)置TEC的激光器需要外置TEC和熱敏電阻前沿技術,溫控結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素很多,設(shè)計(jì)難度大性能。
(2)氣室
由于激光擁有很高的調(diào)制頻率拓展基地,同時(shí)激光芯片作為近似的點(diǎn)光源,可以實(shí)現(xiàn)高度平行的平行光束實力增強,因此激光氣體分析可以實(shí)現(xiàn)開放光路和氣體流通池兩種方式體系流動性,具體分類如圖所示。
激光氣體分析技術(shù)氣室結(jié)構(gòu)
放光路一般用于實(shí)現(xiàn)原位安裝式或者遙測式帶來全新智能。
原位安裝式一般用于管道實現了超越、煙道等工況的在線監(jiān)測,其優(yōu)勢就是系統(tǒng)不用預(yù)處理去完善,響應(yīng)速度快橋梁作用,但也取決于工況,并不是所有復(fù)雜工況都適用于原位安裝求索。比如粉塵大讓人糾結、震動太強(qiáng)、管道細(xì)的場合就不適合原位安裝穩定發展。
遙測式主要用于可燃?xì)庑孤┗?、大氣污染物監(jiān)測等方面。主要優(yōu)勢是移動式監(jiān)測增持能力;可對光通過空間內(nèi)的被測氣體進(jìn)行測量共同努力。對尋找可燃?xì)庑孤c(diǎn)、高空大氣污染物等有一定優(yōu)勢追求卓越。
圖 遙測式結(jié)構(gòu)
流通池主要分為單管式逐漸完善、懷特池、赫里奧特池等常見結(jié)構(gòu)覆蓋,也有其他形式的各種諧振腔異常狀況。流通池的主要優(yōu)勢是可以在較小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)很長的光程,如幾米至幾十至上百米高效。各種諧振腔甚至能實(shí)現(xiàn)數(shù)千米的光程應用創新,由于諧振腔的使用較為復(fù)雜,限制也較多機構,這里不做詳細(xì)介紹的特性。
單通道式是簡單的氣室結(jié)構(gòu),簡單穩(wěn)定成本低是其優(yōu)點(diǎn)基礎。懷特池和赫里奧特都可以在較小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)較長的光程提供堅實支撐,一般可以實(shí)現(xiàn)幾米到幾十米的光程,更長的光程受反射鏡反射效率高產、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性取得明顯成效、條紋干涉等影響約定管轄,實(shí)現(xiàn)難度大。
(3)檢測器
檢測器最常見的主要有硅光電池創新的技術、銦鎵砷光電二極管發揮、鍺光電二極管等,硅光電池主要在近紅外區(qū)有較強(qiáng)響應(yīng)快速增長,銦鎵砷和光電二極管可在中紅外有較強(qiáng)的響應(yīng)開放以來。
激光器自帶TEC和NTC,帶準(zhǔn)直鏡高質量,光路無需調(diào)整提供了有力支撐,波長穩(wěn)定,功率輸出高前景;
探測器光學(xué)敏感區(qū)域(Ф500µm)進一步意見,高響應(yīng)度,正面發(fā)光大大提高,雙面焊盤的必然要求,針對甲烷 (CH4) 檢測(1653nm)進(jìn)行了優(yōu)化,提高了在低溫環(huán)境中的響應(yīng)度取得了一定進展。
激光氣體分析技術(shù)的應(yīng)用
激光氣體分析產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案有很多種完善好,需要根據(jù)具體目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),主要根據(jù)檢測量程積極參與、背景氣體問題分析、使用工況、成本等因素綜合考慮交流研討。
目前更加完善,基于TDLAS技術(shù)的傳感器可以用于測量甲烷、氨氣建設應用、一氧化碳支撐作用、一氧化氮、硫化氫動力、氧氣等多種氣體同時,可廣泛用于石油、化工效高性、冶金模式、電力、煤礦互動互補、礦山等工業(yè)領(lǐng)域的微量有毒有害氣體檢測發揮重要帶動作用;地下管廊、九小場所等商業(yè)領(lǐng)域的易燃易爆氣體檢測意料之外;以及家用甲烷檢測等文化價值。