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中紅外TDLAS CO/CO2(一氧化碳/二氧化碳) ppb級濃度分析系統 2004/2327nm  2021-07-15

原理描述:

TDLAS(Tunable  Diode  Laser  Absorption   Spectroscopy )它是利用激光器波長調制通過被測氣體的特征吸收區,在二極管激光器與長光程吸收池相結合的基礎上,發展起來的新的氣體檢測方法。

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

1、一氧化碳: CO,氧化碳(carbon monoxide),一種碳氧化合物,通常狀況下為是無色、無臭、無味的氣體?;瘜W性質上,一氧化碳既有還原性,又有氧化性,能發生氧化反應(燃燒反應)、歧化反應等;同時具有毒性,較高濃度時能使人出現不同程度中毒癥狀,危害人體的腦、心、肝、腎、肺及其他組織,甚至電擊樣死亡,人吸入最低致死濃度為5000 ppm(5分鐘)。工業上,一氧化碳是一碳化學的基礎,可由焦炭氧氣法等方法制得,主要用于生產甲醇和光氣以及有機合成等。

2、二氧化碳(carbon dioxide),一種碳氧化合物,化學式為CO2,化學式量為44.0095 [1]  ,常溫常壓下是一種無色無味 [2]  或無色無臭而其水溶液略有酸味 [3]  的氣體,也是一種常見的溫室氣體 [4]  ,還是空氣的組分之一(占大氣總體積的0.03%-0.04% [5]  )。


產品型號
縱向   橫向
型號 貨號 操作 名稱
TDLAS-2327/2004-MIR H80060043
中紅外TDLAS CO/CO2(一氧化碳/二氧化碳) ppb級濃度分析系統   [PDF] 2nm可調;輸出功率5mW;線寬<3MHZ;主機含激光驅動、鎖相放大、數據采集功能;20m全光纖;FC/APC接頭 價格 : ¥168000.00 庫存:0
1-2 周
技術參數


理論基礎

1、比爾-朗伯定律

一束激光穿過濃度為C的被測氣體時,當激光器的波長和被測氣體某個吸收譜線中心頻率相同時,氣體分子會吸收光子而躍遷到高能級,表現為氣體吸收波段激光光強的衰減

2、波長調制光譜技術

A) 激光器的調諧特性

     DFB激光器  由于具有良好的單色性,窄線寬特性和頻率調諧特性,DFB激光器能夠很好的避免其他背景氣體的交叉干擾,使檢測系統具有較好的測量精度,因此被廣泛的用于氣體檢測

B) 諧波檢測理論

     通過對激光器的驅動電壓加高頻正弦電壓信號,從而改變電流,使輸出頻率也按正弦規律變化。通過給激光器驅動加鋸齒波電壓,使其輸出波長在氣體吸收峰兩側掃描,利用鎖相放大器調制并解調出諧波信號,進行氣體濃度的測量。

3、吸收譜線選取的原則

在進行氣體檢測是,對吸收譜線的選取非常關鍵,應考慮以下幾個方面

(1)氣體在選定的譜線處要有較強的吸收峰,

(2)譜線波長對應的激光器光源技術要相對成熟

(3)在選定的吸收譜線處沒有背景氣體吸收的干擾,或吸收相對較弱,可以忽略

實驗儀器

1、2004nm/2327 DFB激光器

特點:波長穩定性好,窄線寬,單縱??烧{諧,14引腳封裝

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2004nm光譜圖  

T5.jpeg

2004nm 調諧曲線


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2327nm光譜圖  

T3.jpeg

2327nm 調諧曲線

2、TDLADS激光氣體檢測綜合控制盒

本產品是一款用于可調諧半導體激光吸收譜技術(可調諧半導體激光吸收譜技術(TDLAS))的控制模塊。主要功能包括:產生正弦波與三角疊加的數字激光驅動、可調增益、可調增益放大器、1f/2f 數字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元、數字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元、數字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元 。運行參數及波形均可由電腦端控制和讀取。

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3、長光程吸收池(20m)

4、示波器

5、電壓轉換模塊


吸收波長選取

根據2004nm/2327nmDFB 調諧范圍,我們可以通過查詢Hitran數據庫

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得到在2004/2327nm附近有最強吸收峰,且沒有其他氣體的干擾。實驗中我們可以測試不同峰值處的二次諧波幅值作為對比。


空間光對穿演示

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實驗測試過程及結果

T9.jpeg

1,如上圖所示,

(1)LASER  OUT連接光程池輸入端

(2)光程池輸出端經過電壓轉換模塊接入PREAMP

(3)TRIG OUT接入示波器通道1

(4)DAC OUT 接入示波器通道2

2,過程分析:

激光器發出的光經過氣體吸收池,通過電壓轉換模塊進入PREAMP端前置放大電路,再經過鎖相放大器調制解調,通過DAC OUT 模擬輸出端到示波器通道2,顯示二次諧波的信號。整個過程中,我們通過調節軟件中的各項參數,同時觀察輸出波形,使輸出波形最優。

3,實驗結果:

以CO為列,我們先用三角波掃描沒有CO的氣室得到如下型號,在通入氣體選取合適的吸收線把信號送入鎖相進行解調。

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圖一;沒有通氣體的掃描三角波信號


T11.jpeg

圖二;通入100ppm CO后的直接吸收信號


2004nm二次諧波波形及調整參數

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2327nm二次諧波波形及調整參數

4,實驗結論:

由此我們看出,吸收峰值越高,二次諧波幅值越大,因此探測濃度的下限越低,探測精度越高。在實際探測CO/CO2濃度時,我們選取中心波長2004/2327nm來進行標定。調制參數不變,通過二次諧波的幅值來計算氣體濃度。

訂購信息

產品型號:TDLAS-2327/2004-MIR  

產品名稱:中紅外TDLAS CO/C02 ppb級濃度分析系統

產品清單:

SN#

名稱

描述

數量

1

TDLAS 綜合控制主機

該主機含激光驅動,鎖相放大,數據采集功能

1臺

2

2004nm DFB激光二極管

2nm可調,輸出功率5mwm,線寬<3MHz 兼容控制器

1只

3

2327nm DFB激光二極管

2nm可調,輸出功率5mwm,線寬<3MHz 兼容控制器

1只

4

U盤

含操作軟件,產品操作手冊

1只

5

電源線

3相電源線220V/50HZ交流電

1根

6

全光纖氣體吸收池

光程:20m全光纖,FC/APC接頭

1臺

7

電放大模塊

將光電流信號轉換成電壓信號給LIA解調

1個










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