近紅外 TDLAS NH3(氨氣)ppm級濃度分析系統

一、  理論基礎

1、比爾-朗伯定律

一束激光穿過(guò)濃度為C的被測氣體時(shí)，當激光器的波長(cháng)和被測氣體某個(gè)吸收譜線(xiàn)中心頻率相同時(shí)，氣體分子會(huì )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(cháng)調制光譜技術(shù)

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(xiàn)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(guò)對激光器的驅動(dòng)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(guò)給激光器驅動(dòng)加鋸齒波電壓，使其輸出波長(cháng)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(jìn)行氣體濃度的測量。

3、吸收譜線(xiàn)選取的原則

在進(jìn)行氣體檢測時(shí)，對吸收譜線(xiàn)的選取非常關(guān)鍵，應考慮以下幾個(gè)方面

（1）氣體在選定的譜線(xiàn)處要有較強的吸收峰，

（2）譜線(xiàn)波長(cháng)對應的激光器光源技術(shù)要相對成熟

（3）在選定的吸收譜線(xiàn)處沒(méi)有背景氣體吸收的干擾，或吸收相對較弱，可以忽略

二、  實(shí)驗儀器

1、1512nm激光器

    筱曉光子推出的1512nm DFB激光器，采用標準的14PIN蝶形封裝，內置隔離器及TEC使得激光器可有效減小驅動(dòng)電流、溫度與光反饋相關(guān)因素對波長(cháng)的影響，使得波長(cháng)更加穩定。其良好的高邊模抑制比、高功率穩定性等特征，非常適合氨氣氣體濃度檢測分析。

光譜圖

波長(cháng)溫度電流調諧曲線(xiàn)

2、TDLAS激光氣體檢測綜合控制盒

本產(chǎn)品是一款用于可調諧半導體激光吸收譜技術(shù)（可調諧半導體激光吸收譜技術(shù)（TDLAS））的控制模塊。主要功能包括：產(chǎn)生正弦波與三角波疊加的數字激光驅動(dòng)、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。運行參數及波形均可由電腦端控制和讀取。

3、10米光程超小氣體吸收池

10 米光進(jìn)電出氣體吸收池應用于多種氣體光譜分析檢測。氣室的光路結構使用自主設計、具有優(yōu)良光學(xué)穩定性的扁波氣室（SlimBoss Gas Cell），輔助與高穩定性的光學(xué)封裝結構，主要由氣室腔體、反射鏡、標準光纖接頭、氣體進(jìn)出口以及防震底座等組成。*的懸浮光路設計，具有優(yōu)異的震動(dòng)和溫度穩定性，可以在各種復雜的環(huán)境中穩定工作，非常適合各種氣體在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測。具備低系統噪聲，可應用于痕量氣體分析。

四,實(shí)驗測試

操作步驟：

1、 TDLAS激光氣體分析綜合控制盒連接電源和usb線(xiàn)

2、 10米光程超小氣體吸收池的光纖輸入端連接控制盒的LASER OUT激光輸出端，另一端連接探測器的輸入端

3、 用一根SMA-BNC線(xiàn)連接探測器和TDLAS激光氣體分析綜合控制盒的PREAMP前置放大端

4、 用一根BNC-BNC線(xiàn)連接示波器和TDLAS激光氣體分析綜合控制盒的DACOUT模擬輸出端

5、 用一根BNC-BNC線(xiàn)連接示波器和TDLAS激光氣體分析綜合控制盒的TRIG OUT觸發(fā)端

6、 打開(kāi)激光器，連接探測器電源

7、 向氣室中通入100ppm的NH3，調節軟件參數，在示波器上觀(guān)察二次諧波信號波形、幅值等信息

過(guò)程分析：利用電腦端的控制軟件調節電流和溫度的大小對波長(cháng)進(jìn)行調諧，使激光器實(shí)現一定波長(cháng)范圍的掃描，使輸出波長(cháng)覆蓋氣體的吸收峰，鎖相放大器提供高頻正弦調制信號，使激光器輸出頻率得到正弦調制，激光器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)氣體吸收池，通過(guò)探測器進(jìn)入PREAMP端前置放大電路，再經(jīng)過(guò)鎖相放大器調制解調，通過(guò)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(gè)過(guò)程中，我們通過(guò)調節軟件中的各項參數，同時(shí)觀(guān)察輸出波形，使輸出波形*。

一、  測試結果

1、 二次諧波波形及調制參數如下：

二次諧波

軟件調制參數

2 驗證分析：

通過(guò)查詢(xún)Hitran數據庫得到在波數為6611.5cm-1到6614cm-1范圍內的吸收譜線(xiàn)如下：

3,實(shí)驗結論：

通過(guò)測試，我們發(fā)現NH3濃度為100ppm時(shí)，二次諧波幅值可達到424mV，由此可以說(shuō)明我們的TDLAS分析系統，測試精度*，測試效果好。

訂購信息

產(chǎn)品型號：TDLAS-1512-NH3

產(chǎn)品名稱(chēng)：近紅外TDLAS NH3 ppm級濃度分析系統

產(chǎn)品清單：