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激光甲烷遙測檢測儀的使用領域

來源: 發布時間:2021-12-14 321 次瀏覽

另外,激光甲烷遙測檢測儀利用長光程多通池技術,通過讓光信號在氣室內來回多次反射,增大吸收光程,進一步降低檢測下限。2016年,董磊等人應用3.3μm的帶間級聯激光器結合長光程多反射氣室,實現了對體積分數為1*10-9量級CH4的檢測。同年,葉瑋琳等人采用一個3.337μm的帶間級聯激光器結合長光程波長調制光譜技術,實現了對CH4和乙烷(C2H6)氣體的同時檢測。李勁松等人采用長光程激光吸收光譜技術對多組分氣體做了檢測,可以直接定量的測量,因此具有廣泛應用。鑒于此,本文利用近紅外分布反饋激光器作為紅外輻射光源,研制了一種基于長光程激光調制吸收光譜技術的甲烷傳感系統,優化了傳感器的結構參數,開展了性能測試實驗。傳感器結構與參數優化,CH4吸收線的選擇CH4分子在3.3μm處具有很強的基頻吸收帶。然而由于近紅外激光器價格更加低廉,且應用在此通信波段的單模光纖早已經市場化,因此近紅外激光器相比于中紅外激光器更為實用。在該波長處,潛在的大氣干擾主要來源于二氧化碳(CO2)和水(H2O),這可能影響CH4的檢測。根據高分辨率傳輸分子吸收數據庫(highresolutiontransmission,HITRAN),在1.6537μm處,其它氣體分子(主要是CO2、H2O)的吸收強度很弱,對CH4測量無影響。因此,本文選擇CH4在近紅外1.6537μm波長處的吸收譜線(6046.9cm-1)作為目標譜線,如圖1所示,圖中水汽的濃度取為2%,CO2的濃度取為0.03%,甲烷的濃度取為10×10-6。激光器的發光光譜采用傅里葉光譜儀測試了所使用的激光器(中國科學院半導體所)工作在不同溫度和不同驅動電流下的發光波數,結果如圖2所示。圖中曲線分別代表了驅動電流在60-80mA范圍內,溫度為16、17、18℃下的中心波數。通過光譜測試圖可以得到激光器的電流調諧系數和溫度調諧系數,進而可以得到激光器的溫度和電流數值。設定激光器的工作電流為70mA、溫度為17℃,可使其發光波數對應CH4分子的吸收峰。系統結構本文建立的CH4傳感器系統的結構.包括光學和電學兩部分。在光學部分,采用DFB激光器,中心波長為1.6537μm。采用的多通池照片所示,其物理尺寸為58×8×9cm,該多通池采用光纖耦合輸入、電信號輸出的方式。電學部分包括定制的激光器電流驅動、溫度控制、數調制深度優化為了優化傳感器的性能,我們需要確定佳的調制深度,從而優化得到二次諧波幅值達到大時的調制信號幅度。氣體檢測設備在使用過程中存在安裝不規范、虛報、故障報警率高等問題,嚴重影響企業的安全生產。分析了氣體檢測設備出現上述問題的原因,并提出了相應的解決方案。為了保證氣體在生產和使用過程中的安全,避免火災爆炸、環境污染和中毒等事故的發生,氣體檢測設備被廣泛應用于LED、光伏太陽能、IC等領域。

激光甲烷遙測檢測儀合理的安裝、使用和維護已成為保證其穩定、良好運行的重要課題。氣體檢測設備可提供廣泛的有毒氣體、可燃氣體和氧氣檢測,實現半導體、光伏太陽能等生產行業使用或產生的氣體檢測。




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