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激光甲烷遙測檢測儀具有廣泛的應用

來源: 發布時間:2021-12-14 278 次瀏覽

激光甲烷遙測檢測儀是一種溫室效應氣體且泄漏的甲烷會造成安全隱患,因此實時監測工業生產及大氣中CH4濃度尤為重要。根據甲烷分子在近紅外波段的吸收特性和長光程激光吸收光譜技術,研制了一種基于長光程多通池吸收氣室的近紅外激光甲烷檢測儀。該檢測儀的光學系統采用分布反饋激光器作為光源,多通池氣室的有效光程為16m,物理尺寸為58×8×9cm;在電學系統方面,編寫了基于LabVIEW的數據產生、采集與處理程序,用于提取二次諧波信號、標定濃度和開展系統的穩定性測試實驗。利用氣體混合系統,配備了濃度為10-100*10-6(體積分數)的甲烷氣體樣品,開展了氣體標定與性能測試實驗。結果顯示,當積分時間為0.1s時,系統的檢測下限約為70*10-9;當積分時間為100s時,該系統的檢測下限可以降至5.10-9甲烷(CH4)是天然氣的主要成分,同時也是造成溫室效應的氣體之一。更重要的是,在工業生產時,例如采煤作業和液化CH4的處理過程中,CH4易燃、易爆,不僅會造成安全隱患還會造成環境的污染。因此,實時監測大氣CH4濃度尤為重要。

激光甲烷遙測檢測儀用于檢測CH4氣體的方法有催化燃燒法、氣敏半導體法、光干涉法、紅外吸收光譜法等。紅外吸收光譜法,具有靈敏度高、響應時間短、可靠性強、壽命長和抗干擾性能強等優點,在氣體檢測中具有廣泛的應用。作為一種可調諧激光吸收光譜技術,波長調制技術是通過施加電流信號調制激光器的發光波長,使其在氣體吸收峰附近呈現周期性變化,從而使激光器的輸出光信號被氣體分子吸收,再利用鎖相放大技術從吸收后的探測器輸出信號中提取二次諧波信號表征其濃度。與直接吸收光譜技術相比,波長調制光譜技術利用kHz調制以及鎖相放大器的窄帶寬特性降低1/f噪聲,從而提高信噪比,降低檢測下限。

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