基于TDLAS技术的甲烷遥测系统
可调谐半导体激光吸收光谱法(TDLAS)是利用激光二极管的波长扫描和电流调谐特性对气体浓度进行测量的一种技术。由于激光二极管的高单色性,可以利用气体分子的一条孤立的吸收谱线对气体的吸收光谱进行测量,从而可方便地从混合污染成分中鉴别出不同的分子,避免其他光谱的干扰。在远距离非接触甲烷泄露检测中有重要应用。
TDLAS一般采用波长调制技术和二次谐波检测技术进行气体检测。窄线宽DFB激光器(DFB Laser & Modulator)输出的激光经光纤传输经过装有标准浓度的甲烷气体的气体池(Reference Cell),由准直透镜耦合进入单模光纤(SM Fiber)后传输至发射端(Collimator),由准直镜准直后发射出去。准直激光传输经过大气,到达墙壁等自然靶体后散射光由菲涅尔透镜(Fresnel Lens)聚焦到探测器(InGaAs PIN Detector)上,将光信号转换为电信号,电信号经由数据采集卡(DAQ Card)进行模数转换后由计算机进行信号处理,解调出甲烷浓度。
采用可调谐激光二极管吸收光谱技术进行气体探测的主要优点是具有很高的灵敏度和较高分辨率,实用指标可以做到ppm量级,最高可以达到ppb量级。所选用的工作波段水分和其他气体几乎没有吸收,使系统具有良好的选择性,不受其他成分的干扰。同时,利用可调谐二极管输出波长在一定范围内可调的优点,TDLAS技术可用于多种污染物质的同时分析,包括CO、NO、CO2、NO2、CH4、NH3、O2、H2O、HCL、HF、HBr、C6H6等,还可用于燃烧过程监控,痕量物种监测,泄漏检测,排放监测和过程控制等方面。
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