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首页 / 加工定制服务 / TDLAS系统研发 / 中红外TDLAS CO/CO2ppb级浓度分析系统

中红外TDLAS CO/CO2ppb级浓度分析系统

原理描述:

TDLAS(Tunable  Diode  Laser  Absorption   Spectroscopy )它是利用激光器波长调制通过被测气体的特征吸收区,在二极管激光器与长光程吸收池相结合的基础上,发展起来的新的气体检测方法。

TDLAS技术采用的半导体激光光源的光谱,宽度远小于气体吸收谱线的展宽,得到单线吸收光谱,因此TDLAS技术是一种高分辨率吸收光谱技术

一氧化碳: CO,氧化碳(carbon monoxide),一种碳氧化合物,通常状况下为是无色、无臭、无味的气体。化学性质上,一氧化碳既有还原性,又有氧化性,能发生氧化反应(燃烧反应)、歧化反应等;同时具有毒性,较高浓度时能使人出现不同程度中毒症状,危害人体的脑、心、肝、肾、肺及其他组织,甚至电击样死亡,人吸入最低致死浓度为5000 ppm(5分钟)。工业上,一氧化碳是一碳化学的基础,可由焦炭氧气法等方法制得,主要用于生产甲醇和光气以及有机合成等。

二氧化碳(carbon dioxide),一种碳氧化合物,化学式为CO2,化学式量为44.0095 [1]  ,常温常压下是一种无色无味 [2]  或无色无臭而其水溶液略有酸味 [3]  的气体,也是一种常见的温室气体 [4]  ,还是空气的组分之一(占大气总体积的0.03%-0.04% [5]  )。


理论基础

1、比尔-朗伯定律

一束激光穿过浓度为C的被测气体时,当激光器的波长和被测气体某个吸收谱线中心频率相同时,气体分子会吸收光子而跃迁到高能级,表现为气体吸收波段激光光强的衰减

2、波长调制光谱技术

A) 激光器的调谐特性

     DFB激光器  由于具有良好的单色性,窄线宽特性和频率调谐特性,DFB激光器能够很好的避免其他背景气体的交叉干扰,使检测系统具有较好的测量精度,因此被广泛的用于气体检测

B) 谐波检测理论

     通过对激光器的驱动电压加高频正弦电压信号,从而改变电流,使输出频率也按正弦规律变化。通过给激光器驱动加锯齿波电压,使其输出波长在气体吸收峰两侧扫描,利用锁相放大器调制并解调出谐波信号,进行气体浓度的测量。

3、吸收谱线选取的原则

在进行气体检测是,对吸收谱线的选取非常关键,应考虑以下几个方面

(1)气体在选定的谱线处要有较强的吸收峰,

(2)谱线波长对应的激光器光源技术要相对成熟

(3)在选定的吸收谱线处没有背景气体吸收的干扰,或吸收相对较弱,可以忽略

名称 价格 操作
中红外TDLAS CO/CO2ppb级浓度分析系统
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¥168000.00
技术参数

实验仪器

1、2004nm/2327 DFB激光器

特点:波长稳定性好,窄线宽,单纵模可调谐,14引脚封装

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2004nm光谱图  

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2004nm 调谐曲线


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2327nm光谱图  

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2327nm 调谐曲线

2、TDLADS激光气体检测综合控制盒

本产品是一款用于可调谐半导体激光吸收谱技术(可调谐半导体激光吸收谱技术(TDLAS))的控制模块。主要功能包括:产生正弦波与三角叠加的数字激光驱动、可调增益、可调增益放大器、1f/2f 数字锁相放大器、模拟输出温控单元、数字锁相放大器、模拟输出温控单元、数字锁相放大器、模拟输出温控单元 。运行参数及波形均可由电脑端控制和读取。

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3、长光程吸收池(20m)

4、示波器

5、电压转换模块


吸收波长选取

根据2004nm/2327nmDFB 调谐范围,我们可以通过查询Hitran数据库

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得到在2004/2327nm附近有最强吸收峰,且没有其他气体的干扰。实验中我们可以测试不同峰值处的二次谐波幅值作为对比。


空间光对穿演示

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实验测试过程及结果

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1,如上图所示,

(1)LASER  OUT连接光程池输入端

(2)光程池输出端经过电压转换模块接入PREAMP

(3)TRIG OUT接入示波器通道1

(4)DAC OUT 接入示波器通道2

2,过程分析:

激光器发出的光经过气体吸收池,通过电压转换模块进入PREAMP端前置放大电路,再经过锁相放大器调制解调,通过DAC OUT 模拟输出端到示波器通道2,显示二次谐波的信号。整个过程中,我们通过调节软件中的各项参数,同时观察输出波形,使输出波形最优。

3,实验结果:

以CO为列,我们先用三角波扫描没有CO的气室得到如下型号,在通入气体选取合适的吸收线把信号送入锁相进行解调。

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图一;没有通气体的扫描三角波信号


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图二;通入100ppm CO后的直接吸收信号


2004nm二次谐波波形及调整参数

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2327nm二次谐波波形及调整参数

4,实验结论:

由此我们看出,吸收峰值越高,二次谐波幅值越大,因此探测浓度的下限越低,探测精度越高。在实际探测CO/CO2浓度时,我们选取中心波长2004/2327nm来进行标定。调制参数不变,通过二次谐波的幅值来计算气体浓度。

订购信息

产品型号:TDLAS-2327/2004-MIR  

产品名称:中红外TDLAS CO/C02 ppb级浓度分析系统

产品清单:

SN#

名称

描述

数量

1

TDLAS 综合控制主机

该主机含激光驱动,锁相放大,数据采集功能

1台

2

2004nm DFB激光二极管

2nm可调,输出功率5mwm,线宽<3MHz 兼容控制器

1只

3

2327nm DFB激光二极管

2nm可调,输出功率5mwm,线宽<3MHz 兼容控制器

1只

4

U盘

含操作软件,产品操作手册

1只

5

电源线

3相电源线220V/50HZ交流电

1根

6

全光纤气体吸收池

光程:20m全光纤,FC/APC接头

1台

7

电放大模块

将光电流信号转换成电压信号给LIA解调

1个

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