TDLAS可調諧半導體激光吸收光譜技術

目前，激光氣體分析系統已經在冶金、石化、化工、環保等重要流程工業領域有成熟的應用和解決方案，成為流程工業自動化系統的重要組成部分。

 

技術原理

TDLAS技術采用的半導體激光光源的光譜，寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬，得到單線吸收光譜，因此TDLAS技術是一種高分辨率吸收光譜技術。
在選擇該吸收譜線時，應保證在所選吸收譜線頻率附近約10倍譜線寬度范圍內無測量環境中背景氣體組分的吸收譜線，從而避免這些背景氣體組分對被測氣體的交叉吸收干擾，保證測量的準確性。例如，圖1中位于6408cm-1頻率處的CO吸收譜線附近無H2O吸收譜線，從而測量環境中水分不會對CO的測量產生干擾。

“單線光譜”測量技術原理

激光束通過長度為L，壓力為P，溫度為T，濃度為X的氣體介質，氣體介質對激光的吸收滿足Beer-Lambert（朗伯-比爾）定律，即被測組分對特定波長的光具有吸收，且吸收強度與組分濃度成正比。

TDLAS與相敏檢測技術結合,通過快速調制激光頻率使其掃過被測氣體吸收譜線的一定頻率范圍，然后采用相敏檢測技術測量被氣體吸收譜線吸收后的透射激光光強中的諧波分量來分析氣體的吸收。調制光譜技術通過有效壓縮噪音帶寬，可以獲得較好的檢測靈敏度。

原位測量原理

激光氣體分析系統可以直接安裝在管道上，實現真正的非接觸式原位測量。

安裝時只需將發射單元和接收單元通過標準法蘭對準固定在被測煙氣管道的兩側，即可實現在線實時煙氣分析。發射單元發出的激光束穿過被測氣體，被安裝在管道相對方向上的接收單元中的光電探測傳感器接收，獲得的測量信號通過處理得到濃度信息。分析系統同時配置有吹掃系統、防爆系統等輔助設備。吹掃系統控制工業用氮氣對發射、接收單元的光學視窗進行吹掃，避免煤氣中粉塵長期污染光學視窗而造成激光透射光強的大幅下降。防爆系統使儀器滿足防爆要求，可安裝在爆炸性工業現場環境。維護時只需將發射和接收兩端玻片上的灰塵和污漬擦凈即可，維護量很小，周期可以達到三個月以上。

主要特點：

TDLAS可調諧半導體激光吸收光譜技術可以實現非接觸測量，廣泛地應用在惡劣工業環境下的氣體濃度的測量與控制。根據客戶的需求，還可以測量多種工業參數如溫度、壓力、流速等。