理論基礎(chǔ)

1、比爾-朗伯定律

一束激光穿過濃度為C的被測氣體時，當(dāng)激光器的波長和被測氣體某個吸收譜線中心頻率相同時，氣體分子會吸收光子而躍遷到高能級，表現(xiàn)為氣體吸收波段激光光強(qiáng)的衰減

2、波長調(diào)制光譜技術(shù)

A) 激光器的調(diào)諧特性

     DFB激光器  由于具有良好的單色性，窄線寬特性和頻率調(diào)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(tǒng)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

     通過對激光器的驅(qū)動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(guī)律變化。通過給激光器驅(qū)動加鋸齒波電壓，使其輸出波長在氣體吸收峰兩側(cè)掃描，利用鎖相放大器調(diào)制并解調(diào)出諧波信號，進(jìn)行氣體濃度的測量。

3、吸收譜線選取的原則

在進(jìn)行氣體檢測是，對吸收譜線的選取非常關(guān)鍵，應(yīng)考慮以下幾個方面

（1）氣體在選定的譜線處要有較強(qiáng)的吸收峰，

（2）譜線波長對應(yīng)的激光器光源技術(shù)要相對成熟

（3）在選定的吸收譜線處沒有背景氣體吸收的干擾，或吸收相對較弱，可以忽略

實(shí)驗(yàn)儀器

1、2004nm/2327 DFB激光器

特點(diǎn)：波長穩(wěn)定性好，窄線寬，單縱?？烧{(diào)諧，14引腳封裝

2004nm光譜圖  

2004nm 調(diào)諧曲線

2327nm光譜圖  

2327nm 調(diào)諧曲線

2、TDLADS激光氣體檢測綜合控制盒

本產(chǎn)品是一款用于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收譜技術(shù)（可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收譜技術(shù)（TDLAS））的控制模塊。主要功能包括：產(chǎn)生正弦波與三角疊加的數(shù)字激光驅(qū)動、可調(diào)增益、可調(diào)增益放大器、1f/2f 數(shù)字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元、數(shù)字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元、數(shù)字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元 。運(yùn)行參數(shù)及波形均可由電腦端控制和讀取。

3、長光程吸收池（20m）

4、示波器

5、電壓轉(zhuǎn)換模塊

吸收波長選取

根據(jù)2004nm/2327nmDFB 調(diào)諧范圍，我們可以通過查詢Hitran數(shù)據(jù)庫

得到在2004/2327nm附近有最強(qiáng)吸收峰，且沒有其他氣體的干擾。實(shí)驗(yàn)中我們可以測試不同峰值處的二次諧波幅值作為對比。

空間光對穿演示

實(shí)驗(yàn)測試過程及結(jié)果

1，如上圖所示，

（1）LASER  OUT連接光程池輸入端

（2）光程池輸出端經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換模塊接入PREAMP

（3）TRIG OUT接入示波器通道1

（4）DAC OUT 接入示波器通道2

2，過程分析：

激光器發(fā)出的光經(jīng)過氣體吸收池，通過電壓轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)入PREAMP端前置放大電路，再經(jīng)過鎖相放大器調(diào)制解調(diào)，通過DAC OUT 模擬輸出端到示波器通道2，顯示二次諧波的信號。整個過程中，我們通過調(diào)節(jié)軟件中的各項(xiàng)參數(shù)，同時觀察輸出波形，使輸出波形最優(yōu)。

3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

以CO為列，我們先用三角波掃描沒有CO的氣室得到如下型號，在通入氣體選取合適的吸收線把信號送入鎖相進(jìn)行解調(diào)。

圖一；沒有通氣體的掃描三角波信號

圖二；通入100ppm CO后的直接吸收信號

2004nm二次諧波波形及調(diào)整參數(shù)

2327nm二次諧波波形及調(diào)整參數(shù)

4，實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

由此我們看出，吸收峰值越高，二次諧波幅值越大，因此探測濃度的下限越低，探測精度越高。在實(shí)際探測CO/CO2濃度時，我們選取中心波長2004/2327nm來進(jìn)行標(biāo)定。調(diào)制參數(shù)不變，通過二次諧波的幅值來計(jì)算氣體濃度。

產(chǎn)品型號：TDLAS-2327/2004-MIR  

產(chǎn)品名稱：中紅外TDLAS CO/C02 ppb級濃度分析系統(tǒng)

產(chǎn)品清單：