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了解一下激光气体分析仪的调制光谱检测技术

2020-08-03

  激光气体分析仪的调制光谱检测技术是一种被广泛应用的可以获得较高检测灵敏度的TDLAS技术。它通过快速调制激光频率使其扫过被测气体吸收谱线的定频率范围,然后采用相敏检测技术测量被气体吸收后透射谱线中的谐波分量来分析气体的吸收情况。
 
  调制类方案有外调制和内调制两种,外调制方案通过在半导体激光器外使用电光调制器等来实现激光频率的调制,内调制方案则通过直接改变半导体激光器的注入工作电流来实现激光频率的调制。由于使用的方便性,内调制方案得到更为广泛的应用,下面简单描述其测量原理。
 
  在激光频率扫描过气体吸收谱线的同时,以一较高频率正弦调制激光工作电流来调制激光频率,瞬时激光频率可表示为式中,(t)表示激光频率的低频扫描;a是正弦调制产生的频率变化幅度;w为正弦调制频率。透射光强可以被表达为下述Fourier级数的形式。
 
  谐波分量可以使用相敏探测器(PSD)来检测。调制光谱技术通过高频调制来显著降低激光光器噪声(1/f噪声)对测量的影响,同时可以通过给PSD设置较大的时间常数来获得很窄带宽的带通滤波器,从而有效压缩噪声带宽。因此,调制光谱技术可以获得较好的检测灵敏度。
 
  技术特点和优势
 
  (1)不受背景气体的影响
 
  (2)不受粉尘与视窗污染的影响
 
  (3)自动修正温度,压力对测量的影响
 
  激光气体在线分析仪用来进行连续工业过程和气体排放测量,适合于恶劣工业环境应用,如钢铁各种燃炉、铝业和有色金属、化工、石化、水泥、发电和垃圾焚烧等。

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