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7.4um QCL結(jié)合5米長光程小型化Mini空芯光纖氣室氣體分析系統(tǒng) 分析空氣中H2O  

7.4um QCL結(jié)合5米長光程小型化Mini空芯光纖氣室氣體分析系統(tǒng) 分析空氣中H2O
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(shí),當(dāng)激光器的波長和被測氣體某個(gè)吸收譜線中心頻率相同時(shí),氣體分子會(huì)吸收光子而躍遷到高能級(jí),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(duì)激光器的驅(qū)動(dòng)電壓加高頻正弦電壓信號(hào),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(dòng)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(hào),進(jìn)行氣體濃度的測量。3、吸收譜線選取的原則在進(jìn)行氣體檢測時(shí),對(duì)吸收譜線的選取非常關(guān)鍵,應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面(1)氣體在選定的譜線……


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產(chǎn)品型號(hào) 1
貨號(hào) 操作 名稱
H80060046  7.4um QCL結(jié)合空芯光纖氣室氣體分析系統(tǒng) 分析空氣中(H2O)   [PDF] 產(chǎn)品清單:7.4um中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器; 5米長光程小型化Mini中紅外空芯光纖氣體吸收池; 2-15um碲鎘汞(MCT)中紅外光電探測器; 含操作軟件;產(chǎn)品操作手冊(cè)     價(jià)格 : ¥0 庫存/貨期:請(qǐng)咨詢客服
總覽

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(shí),當(dāng)激光器的波長和被測氣體某個(gè)吸收譜線中心頻率相同時(shí),氣體分子會(huì)吸收光子而躍遷到高能級(jí),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(duì)激光器的驅(qū)動(dòng)電壓加高頻正弦電壓信號(hào),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(dòng)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(hào),進(jìn)行氣體濃度的測量。

3、吸收譜線選取的原則

在進(jìn)行氣體檢測時(shí),對(duì)吸收譜線的選取非常關(guān)鍵,應(yīng)考慮以下幾個(gè)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(duì)應(yīng)的激光器光源技術(shù)要相對(duì)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(duì)較弱,可以忽略


通用參數(shù)

實(shí)驗(yàn)儀器

1、7.4um低功耗臺(tái)式DFB-QCL中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器

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QCL7400 - 7.4um低功耗臺(tái)式DFB-QCL中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器是筱曉2018上半年開發(fā)出的國內(nèi)先進(jìn)低功耗的QCL DFB激光.超過100nm的可調(diào)諧范圍,輸出功率大于25mw滿足客戶測試氣體傳感等工業(yè)需求。我們的激光器準(zhǔn)直輸出輸出功率穩(wěn)定,溫度波長穩(wěn)定性高比傳統(tǒng)大功耗的量子級(jí)聯(lián)激光器的穩(wěn)定性高出好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。為我們中紅外測試的客戶提供了z佳的測試光源。


602.jpg



光譜圖




603.jpg


波長溫度電流調(diào)諧曲線



2、5米長光程小型化Mini中紅外空芯光纖氣體吸收池

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HC-5-MIR 5米長光程氣體吸收池可應(yīng)用于光譜分析檢測,堅(jiān)固,緊湊的氣室采用了中空光纖盤繞,其排列非常簡單。在中空纖維中,探測光束和分析物重疊,從而實(shí)現(xiàn)了靈敏的激光吸收光譜,并以Min. 的樣品量進(jìn)行痕量氣體和同位素分析。

3、2-15um碲鎘汞(MCT)中紅外光電探測器,帶放大,帶TEC



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MCT-15-4TE放大探測器是一種熱電冷卻光電導(dǎo)HgCdTe(碲鎘汞,MCT)探測器。這種材料對(duì)2.0到15 μm的中紅外光譜波段光波敏感。半導(dǎo)體制冷片(TEC)采用一個(gè)熱敏電阻反饋電路對(duì)探測器元件的溫度控制在-30 °C,從而將熱變化對(duì)輸出信號(hào)的影響Min. 化。為了獲得z佳效果,我們推薦將輸出電纜(不附帶)與一個(gè)50歐姆的終端連接。由于探測器是AC偶合的,因此它需要一個(gè)脈沖或斬波輸入信號(hào)。 交流耦合探測器不會(huì)看到未斬波的直流信號(hào),因?yàn)樗鼈儗?duì)只對(duì)強(qiáng)度變化而不是強(qiáng)度的jue對(duì)值敏感。

三、實(shí)驗(yàn)測試

    本次實(shí)驗(yàn)使用7.4um QCL激光器結(jié)合5米光程空芯光纖氣體吸收池測試空氣中的H2O氣體。


系統(tǒng)示意圖



操作步驟:


1、安裝7.4umQCL激光器,準(zhǔn)直輸出到空芯光纖氣室的一端

2、空芯光纖氣室的另一端接入MCT探測器

3、用BNC轉(zhuǎn)SMA線連接探測器和7.4um QCL激光器的PREAMP前置放大端

4、 用一根BNC-BNC線連接示波器和7.4um QCL激光器的DACOUT模擬輸出端

5、 用一根BNC-BNC線連接示波器和7.4um QCL激光器的TRIG OUT觸發(fā)端

6、 打開激光器和探測器

7、 調(diào)節(jié)軟件參數(shù),在示波器上觀察二次諧波信號(hào)波形、幅值等信息

過程分析:利用電腦端的控制軟件調(diào)節(jié)電流和溫度的大小對(duì)波長進(jìn)行調(diào)諧,使激光器實(shí)現(xiàn)一定波長范圍的掃描,使輸出波長覆蓋氣體的吸收峰,鎖相放大器提供高頻正弦調(diào)制信號(hào),使激光器輸出頻率得到正弦調(diào)制,激光器發(fā)出的光經(jīng)過氣體吸收池,通過探測器進(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(hào)。整個(gè)過程中,我們通過調(diào)節(jié)軟件中的各項(xiàng)參數(shù),同時(shí)觀察輸出波形,使輸出波形最優(yōu)。


四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果


1、二次諧波波形及調(diào)制參數(shù)如下:


606.png


二次諧波


607.png


軟件調(diào)制參數(shù)


2、驗(yàn)證分析:


通過查詢Hitran數(shù)據(jù)庫得到在波數(shù)為1354cm-1到1356cm-1范圍內(nèi)的吸收譜線如下:


608.png

吸收峰波長約為7.381um,通過對(duì)比二次諧波幅值信息,與數(shù)據(jù)庫相符合,由此驗(yàn)證是H2O氣體。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論:

通過測試,我們發(fā)現(xiàn)使用這套測試系統(tǒng)分析空氣中的H2O氣體時(shí),二次諧波幅值可達(dá)150mV,說明這套測試系統(tǒng)精度很高。

 

產(chǎn)品清單:

#

名稱

描述

數(shù)量

1

7.4um中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器

峰值工作波長7.4um,輸出功率5mW,光譜寬度<1MHz,

輸出隔離度30dB,臺(tái)式規(guī)格尺寸340(L)x240(W)x100(H)mm

1

2

5米長光程小型化Mini中紅外空芯光纖氣體吸收池

有效光程5m,波長范圍3-12um,輸出發(fā)散角30mrad,操作大氣壓0.01-1atm

1

3

2-15um碲鎘汞(MCT)中紅外光電探測器

響應(yīng)波長范圍2-15um,光敏面大小2x2mm,工作帶寬10Hz-14MHz

1

4

U盤

含操作軟件,產(chǎn)品操作手冊(cè)

1

1、7.4um低功耗臺(tái)式DFB-QCL中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器

http://www.mzsyx.com/?a=cp3&id=120


2、5米長光程小型化Mini中紅外空芯光纖氣體吸收池

http://www.mzsyx.com/?a=cpinfo&id=1094


3、2-15um碲鎘汞(MCT)中紅外光電探測器,帶放大,帶TEC

http://www.mzsyx.com/?a=cp3&id=418













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