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便捷式激光甲烷檢測儀基于波長調制遙測系統

來源: 發布時間:2022-03-01 214 次瀏覽

  便捷式激光甲烷檢測儀的甲烷是瓦斯的主要成分,屬于煤礦開采中常見的危險氣體,其與空氣混合后遇火能引起爆炸的體積分數范圍是4.9%~16%,對人員的生命安全和煤礦生產安全造成了極大威脅。此外,甲烷也是天然氣的主要成分,是清潔能源的重要組成部分。隨著天然氣的推廣和普及,其運輸管道可能會在一定情況下發生泄漏。因此,做好天然氣泄漏的檢測工作是十分必要的。常見的氣體檢測方法有電化學法、催化燃燒法、固體電解質法、紅外光譜吸收法等。其中,紅外光譜吸收法的基本理論依據是朗伯比爾定律,該方法利用特定氣體分子的特征光譜進行檢測,分辨率高,而且對不同氣體分子的選擇性也較好。

  便捷式激光甲烷檢測儀遙測系統設計原理,技術的原理是進而通過探測器的輸出光信號來檢測氣體濃度。首先,選擇待測氣體的某個特征吸收波長作為激光器的中心工作波長,當激光器發射波長和氣體吸收峰對應時,探測器接收到的光功率降低,輸出電壓減??;使用光電探測器和鎖相放大電路提取二次諧波信號的幅值,計算氣體濃度。TDLAS技術的優勢在于:通過溫度和驅動電流改變激光器的出光波長,氣體選擇特性好,靈敏度高;可實現實時、動態、多組分同時測量。以上特性與優勢使得TDLAS檢測系統符合氣體遙測的實際應需求。便捷式激光甲烷檢測儀技術主要分為直接吸收光譜(DAS)技術與WMS技術。

  便捷式激光甲烷檢測儀系統結構簡單,在理論上可消除光源噪聲,但無法去除系統的固有噪聲,從而影響檢測下限。WMS技術利用可調諧激光器的波長可調諧特性來降低低頻噪聲、提高測量靈敏度和降低檢測下限,其工作原理為:采用低頻電流掃描激光器,從而掃過氣體吸收線,得到吸收信號;然后加入高頻正弦調制信號,調制激光器的發光波長。在周期性的調制信號下,使用鎖相放大器提取諧波信號。諧波信號的幅值與光強、氣體濃度等參數相關,由此可以計算被測氣體濃度;在氣體吸收波長處,二次諧波信號幅值與氣體濃度呈線性關系,所以通常使用二次諧波幅值來表征氣體的濃度。

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