TDLAS激光光谱氨气检测
TDLAS激光光谱氨气检测
TDLAS激光光谱氨气检测
用于氨气检测的nanoplus激光器用于各种应用，包括：
工艺优化：排放控制
医疗健康：呼吸气体分析
可调二极管激光光谱仪可以实时，原位测量高达ppb的NH 3。
nanoplus激光器具有长期稳定性，几乎不需要维护，非常适合在恶劣环境下运行。
氨气检测的标准波长，红外吸收光谱：
nanoplus提供了各种波长来瞄准铵的振动旋转带。
文献推荐以下波长进行氨气检测：1512 nm
3000 nm
精度为0.1 nm，nanoplus可提供以上波长以及其他定制波长用于氨气检测。
选择波长时，必须考虑产品设置，环境和测量性质。
不同中心波长的激光器的电性特性参数：
应用案例：
1.排放控制：在燃烧过程中添加NO x
NH 3以减少烟气NO x的排放。
这两种化合物将与不重要的N 2和H 2 O 反应。
为避免过度使用而产生的任何腐蚀性或环境影响，需要对气体量进行连续监测。
2.监测呼吸气体：NH 3
氨气用作幽门螺杆菌感染的生物标记。
这些感染是胃溃疡的原因。
呼吸分析以非侵入性方式诊断疾病，使患者无法接受胃镜检查。
科技成果——基于TDLAS技术的激光在线气体分析技术
科技成果——基于TDLAS技术的激光在线气体分析技术技术开发单位山西国惠光电科技有限公司适用范围本技术适用于钢铁、冶金、石化、环保、生化、航天等行业的气体泄漏安全监测。
该技术弥补了目前市场上的“点”式测量探头只能测量空间某个“测量点”，有一定盲区的技术不足，实现了空间“线”区域的气体浓度测量，测量气体浓度可完全覆盖一定区域，弥补了“点”式测量原理的技术不足。
成果简介采用半导体激光调制光谱吸收技术（简称TDLAS技术）实现了O2、CO、CH4、CO2、H2S、NH3、HCN、H2O、HF、HCl等几十种工业过程气体浓度的实时测量，测量灵敏度可达到ppm、ppb级。
半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理来测量气体浓度。
由半导体激光器发射出特定波长的激光束（仅能被被测气体吸收），穿过被测气体时，激光强度的衰减与被测气体的浓度成一定的函数关系符合比尔朗伯定律，因此，通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。
关键技术关键技术一：TDLAS激光光谱分析技术。
采用先进的激光波长调制光谱分析技术来实现对气体浓度的反演测量，提高系统测量精度，使系统测量精度达到ppm级。
关键技术二：高精度、低噪声激光波长调试技术。
通过采用精密电子技术，达到对激光器温度精密控制，激光器工作电流的精密控制来实现对激光波长的精密调谐，温度控制稳定度要达到10mK的精度。
关键技术三：高性能数字信号处理嵌入式平台处理技术。
能够对测量信号进行高速采集，实时高速数据处理，数字信号滤波能功能，来实现设备的高灵敏度测量。
主要技术指标（1）以O2为例，气体测量量程：0-2%；系统测量时间：≤1s；线性误差：≤±2%F.S（测量范围）；量程漂移：≤±2%F.S（测量范围）；零点漂移：≤±2%F.S（测量范围）。
（2）防爆标志：ExdIIBT4；防护等级：IP65；电源：DC-24V/3A；吹扫气体：0.3-0.8MPa工业氮气；工业环境温度：-20℃到50℃。
可调谐激光吸收光谱技术tdlas
可调谐激光吸收光谱技术（TDLAS，Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy）是一种用于检测和分析气体成分的高分辨率光谱技术。
它的原理基于分子吸收特征和激光的可调谐性，具有高灵敏度和高分辨率的特点，常用于气体分析、环境监测、工业过程控制等领域。
以下是TDLAS技术的关键特点和原理：1. **激光光源**：TDLAS使用可调谐激光器作为光源。
这些激光器可以在特定波长范围内进行调谐，以匹配待测气体的吸收线。
2. **样品室**：待测气体通常通过一个样品室，样品室内包含一个或多个光路，光路中包括激光束的传播路径和检测器。
3. **吸收谱线**：不同气体分子对光的吸收具有特定的谱线，这些谱线对应于分子的能级跃迁。
TDLAS技术选择合适的激光波长，以与待测气体的吸收线匹配。
4. **光强测量**：激光光束穿过样品室，其中的气体分子吸收特定波长的光，使得光强减弱。
在样品室的另一侧，有一个光检测器测量光的强度，用于记录吸收光谱。
5. **数据处理**：通过比较样品室内的光谱和没有气体的基准光谱，可以确定气体的浓度。
数据处理方法通常使用吸收谱线的强度来计算浓度。
TDLAS技术的优点包括：- 高灵敏度：TDLAS可以检测到极低浓度的气体，因此在环境监测和工业过程控制中非常有用。
- 高分辨率：它提供高分辨率的光谱数据，允许精确地分析气体成分。
- 非侵入性：TDLAS不需要物理接触样品，因此适用于对样品不可接触的情况。
- 快速响应：它具有快速响应时间，适用于需要实时监测的应用。
TDLAS技术在气体分析、气候研究、大气科学、化学工程等领域广泛应用，可以提供关键的数据支持和解决实际问题。
光纤气体传感器TDLAS及相关技术
常用气体检测技术比较气体检测仪从检测机理上可分为热催化、光干涉、气敏半导体、电化学、红外吸收等几大类，其中市场以热催化组件为主导。
主要气体检测技术性能比较Beer -Lambert 定律Beer -Lambert 定律描述，电磁辐射与原子和分子间的相互作用是光谱遥感探测污染物成分以及特性的基础，根据环境中痕量气体成分在紫外、可见和红外光谱的特征吸收性质来反演其浓度。
可调谐二极管激光光谱吸收技术作为光学遥感方法的一种，是用几百米到几公里，甚至更长的光程代替了传统试验室中的取样池，采用检测激光光束的透射谱，即使光束从待测气体的一侧入射通过污染气体，在另一端出射用探测器接收的方法。
发射器与接收器间的距离确定了光程(大气的折射率近似为1.0)，测量原理基于Beer -Lambert 定律。
在Beer -Lambert 定律中，一些基本概念如下：透射率（纵坐标--透射光谱）：0()()100%()I T I γγγ=⨯吸光度（纵坐标--吸光光谱）：1()()lg I A γγ=波长和波数的关系：波长（um ）⨯波数（1cm -）=100000()()exp(())I I C L λλσλ=-⋅⋅其中，()I λ为为透射光谱强度;0()I λ为激光的初始强度;()σλ则表示在波长入处的分子吸收系数，C 即为吸收物质的浓度，L 为总的光程。
进一步，根据实际应用要求，将上面的公式改进为：0()()exp(()())I I P S T C L λλφλ=-⋅⋅⋅其中，()S T 为谱线的线强度，只与温度有关，单位(cm -2Mpa)，可以运用HITRAN 数据库直接进行计算得出;P 为气体的总压，单位Mpa;()φλ为线性函数，表示被测吸收谱线的性质与温度、压强和气体的种类等有关。
可调谐二极管激光吸收检测技术可调谐二极管激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy TDLAS )是一种吸收光谱技术，通过分析测量光束被气体的选择吸收获得气体浓度。
工艺方法——火电厂脱硝氨逃逸监测方法
工艺方法——火电厂脱硝氨逃逸监测方法工艺简介一、在线监测方法（1）原位式激光分析方法原位式激光分析方法原理是应用可调二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术。
该技术是利用激光单色性对特定气体吸收特性来对烟气成分中的氨气进行测定。
该方法的选择性与灵敏度极高。
具体应用到电厂氨逃逸检测是在SCR系统出口烟道的对侧或者对角安装激光发射端和激光接收端，激光发射端发射出特定波长的激光，烟气中的NH3吸收此特定波长激光形成吸收光谱，吸收光谱信息在激光接收端被捕捉，通过对吸收光谱的分析得出烟气中NH3浓度。
但是在电厂实际应用过程中，该方法却有局限性。
第一，SCR系统一般安装在锅炉省煤器与空气预热器之间（即除尘器之前），烟气含尘量很高，大量灰尘会严重影响激光投射光程，造成分析精度的下降，同时大量高速飞灰严重磨损激光探头，容易造成检测系统损坏与失效；第二，激光发射端与激光接收端要求中心严格完全对称。
但在烟道实际安装过程中很难保证，且锅炉在运行过程中，风机运行产生震动造成发射探头与接受探头相互错位，严重影响吸收光谱信息的捕捉；第三，随着锅炉负荷变化，烟气温度也有较大波动，造成分析检测环境变化，也会影响分析准确度。
（2）抽取式分析法A、稀释取样转化分析法稀释取样转化分析法是将烟气分三路进入分析仪，一路将烟气中HN3和NO2在750℃高温炉中转化成NO，分析测得TN总氮浓度；另一路将NOx在325℃高温炉中转化成NO，测得NOx浓度；最后一路不经处理直接测得NO浓度，则氨逃逸浓度为NT减去NOx浓度。
此分析方法的优点是传输速度快，分析仪器工作环境较好，测量精度较高。
但此法的缺陷是在抽样过程中氨的损耗不便于控制，另外在高温炉中的转化效率并没有达到百分之百，需要根据具体情况设定一定的修正系数。
B、取样激光分析法取样激光分析法又称为抽取式激光分析法，该方法检测原理与原位式激光分析方法原理相同。
都是利用激光的单色性对特定气体的吸收特性来对烟气成分中的氨气进行测定。
科技成果——可调谐二极管激光吸收光谱检测技术(TDLAS)
科技成果——可调谐二极管激光吸收光谱检测技术（TDLAS）成果简介我国随着经济社会发展速度的提升，已极为重视对环境和经济可持续发展的社会需求，公众也对切身的环境问题关注日益密切。
以大气中常见空气污染物为应用检测对象，开发研制快速实时且高精度的TDLAS可调谐二极管光谱学检测设备，为大气环境监测中所要求的微量、高精度及快速响应需求提供仪器实现手段，应用于室内外环境污染气体监测和煤矿、油井等地下作业中毒气泄漏的监控，可以有效避免有毒有害气体排放导致的大规模大气污染发生，保障环境质量安全，为国民经济做出重要贡献，社会效益显著。
并特别适用于强磁场和辐射性、腐蚀性或危险性大的环境，可实现对如飞行器、舰船、矿井、油田、建筑物等恶劣环境的实时检测分析。
大气污染物气体TDLAS 测量及评价系统项目研究和开展具有对于产品需求直接的经济效益及环境保护的社会效益。
技术原理该项目在团队已有红外光谱工作基础上，组建基于TDLAS的大气污染物在线检测实验平台，通过对排放气体干扰组分、激光器输出参数及系统电子学指标的分析与优化，建立适用于大气常见污染物气体实时快速TDLAS仪器检测技术体系。
并基于企业自有的物联网GPS 模块设备开发技术、长光程气体吸收池技术、仪器网络系统集成技术等，进行TDLAS仪器向网络分布式监测系统的应用技术研究，使项目内推出的样机可以作为独立接入单元接入区域环境评测平台，对传统在线式检测仪器数据接入及集成进行功能创新。
技术内容1、基于课题团队自有光谱数据处理算法软件与嵌入式系统开发平台进行控制系统产品化开发；2、根据检测物指标，可定制选择国外或国内激光器模块封装进行集成；3、基于实验室自有开放光程光路准直定位技术以及长光程气体池技术进行关键模块定制；4、根据用户需要定制上位机专用分析软件程序。
适用范围燃料燃烧、金属冶炼、变电高压、焦炭化工、矿业筛选、农药施放、油漆喷涂、造纸纺织、皮革纤维、生活垃圾焚烧、危险废物处理、制药、橡胶等有气体污染物排放行业合作方式技术开发。
基于TDLAS的调制光谱技术及其在气体检测中的应用
中文摘要中文摘要随着现代激光技术的发展，可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术因其具有光谱分辨率高、选择性好、灵敏度高、响应速度快等优势，所以被越来越多地应用于大气环境监测、燃烧诊断、危险气体泄漏安全监测、工业过程控制以及医学诊断等领域。
而调制光谱技术和多光程吸收池常用于提高TDLAS系统的检测灵敏度及测量稳定性。
本文主要对TDLAS的调制光谱技术及其在气体检测中的应用展开研究。
首先研究了波长调制理论，实验搭建了一套波长调制气体吸收光谱测量系统，实现了燃烧中的CO2和CO的单激光器同时测量；其次，研究了免校准波长调制光谱理论，并从实验上验证了免校准技术对探测光强及外界干扰的免疫能力，并采用免校准波长调制光谱技术搭建了小型化TDLAS系统，实现了单个激光器对空气中CO和CH4的实时监测；最后，研究了频率调制光谱技术，实验测量了NO分子b4∑ˉ-a4∏系统(3,0)带跃迁谱线，并研究采用频率调制技术抑制光谱系统中的干涉噪声，实现频率调制光谱系统的小型化及快速测量。
本论文的研究成果及创新主要包括：1. 研究了波长调制理论，并实验搭建了一套波长调制气体吸收光谱测量系统，使用单个分布反馈式(Distributed Feedback, DFB)激光器实现了对通信波段(1.58 μm)附近的CO2和CO的同时测量，并在1 s的积分时间内选取最佳平均次数为10次来进一步减小随机噪声的影响。
通过Allan方差分析，系统对CO2和CO的最低探测极限可分别达到7.5 ppm (10-6)和14 ppm。
此外，实验通过控制空气进量对蜡烛不同燃烧程度时产物中的CO2和CO浓度进行了实时测量。
2. 实验验证了通过一次谐波归一化二次谐波信号实现的免校准波长调制光谱对激光光强变化及气流影响、系统震动等外界干扰的免疫能力。
基于免校准波长调制理论搭建了小型化的多光程TDLAS系统，用于空气中CO和CH4的实时监测。
系统尺寸为60⨯30⨯25 cm3，采用集成化的FPGA控制系统和新型Herriott多光程吸收池，选择中心频率为2.3 μm的DFB激光器作为光源，排除空气中复杂气体成分的干扰，同时考虑空气中实际含量选择合适吸收线，实现对CO和CH4的同时测量。
tdlas仪器测量原理
tdlas仪器测量原理tdlas是一种基于激光吸收光谱技术的仪器，用于测量气体样品中特定分子的浓度。
tdlas仪器的测量原理是利用激光的吸收特性来分析气体样品中的分子浓度。
在tdlas仪器中，激光器发出一束特定波长的激光束，这束激光经过光路系统进入气体样品室。
当激光束通过气体样品时，其中特定分子会吸收激光的能量。
经过吸收后的激光束继续传播，进入光谱仪进行光谱分析。
光谱仪会测量激光束的强度变化，并根据吸收峰的大小来确定样品中特定分子的浓度。
tdlas仪器的测量原理基于光的吸收特性，通过测量激光束的强度变化来间接测量气体样品中分子的浓度。
与传统的气体分析方法相比，tdlas具有测量速度快、准确性高、灵敏度高等优点。
tdlas仪器的测量原理基于光的吸收特性，因此在测量过程中需要注意一些影响因素。
首先是光束的稳定性，激光器的输出功率和波长需要保持稳定，否则会导致测量结果的误差。
其次是光路的稳定性，光路系统需要精确校准，以确保激光束能够准确地通过气体样品。
此外，气体样品的温度和压力变化也会影响测量结果，因此需要对样品进行恰当的控制和调节。
tdlas仪器的测量原理可以应用于多个领域。
例如，在环境监测中，可以利用tdlas仪器来测量大气中的污染物浓度，以评估空气质量。
在工业生产中，tdlas仪器可以用于监测工业废气中的有害物质浓度，以确保生产过程的安全性和环保性。
在医疗领域，tdlas仪器可以用于检测呼气气体中的特定分子，以诊断疾病或评估治疗效果。
tdlas仪器是一种基于激光吸收光谱技术的仪器，用于测量气体样品中特定分子的浓度。
其测量原理基于光的吸收特性，通过测量激光束的强度变化来间接测量样品中分子的浓度。
tdlas仪器具有测量速度快、准确性高、灵敏度高等优点，可以广泛应用于环境监测、工业生产、医疗诊断等领域。
在使用tdlas仪器进行测量时，需要注意光束和光路的稳定性，以及样品温度和压力的影响。
通过合理使用和控制，tdlas仪器可以提供准确可靠的测量结果，为相关领域的研究和应用提供支持。
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TDLAS激光光谱氨气检测
用于氨气检测的德国nanoplus激光器用于各种应用，包括：
工艺优化：排放控制
医疗健康：呼吸气体分析
可调二极管激光光谱仪可以实时，原位测量高达ppb的NH 3。
nanoplus激光器具有长期稳定性，几乎不需要维护，非常适合在恶劣环境下运行。
氨气检测的标准波长，红外吸收光谱：
nanoplus提供了各种波长来瞄准铵的振动旋转带。
文献推荐以下波长进行氨气检测：1512 nm
3000 nm
精度为0.1 nm，nanoplus可提供以上波长以及其他定制波长用于氨气检测。
选择波长时，必须考虑产品设置，环境和测量性质。
不同中心波长的激光器的电性特性参数：
应用案例：
1.排放控制：在燃烧过程中添加NO x
NH 3以减少烟气NO x的排放。
这两种化合物将与不重要的N 2和H 2 O 反应。
为避免过度使用而产生的任何腐蚀性或环境影响，需要对气体量进行连续监测。
2.监测呼吸气体：NH 3
氨气用作幽门螺杆菌感染的生物标记。
这些感染是胃溃疡的原因。
呼吸分析以非侵入性方式诊断疾病，使患者无法接受胃镜检查。
深圳市唯锐科技有限公司提供德国nanoplus的激光器，从近红外到中红外，760nm到6000nm范围内的任意中心波长的激光器：DFB激光器、ICL中红外激光器，6~14微米的QCL 激光器，可以满足在760nm~14000nm波长范围内的红外吸收光谱的检测需求。
不同波段的红外探测器：铟砷探测器，铟镓砷探测器，铟砷锑探测器，碲镉汞探测器。
同时，提供包含光源，气体池，探测器，控制器等的全套模块的实验平台，搭建原型产品，快速启动研发，缩短研发周期。