软文_TDLAS产品简介(上下)

1、TDLAS气体分析主流产品简介（上）本文主要介绍TDLAS技术优势，以及常用于TDLAS分析系统的激光器， 和海尔欣相关科研级模块产品。中红外量子级联激光器（QCL）是一种性能优越的新型半导体激光器，随着QCL的发展，可调谐半导体激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy , TDLAS）在痕量气体分析领域获得了更广泛的应 用。相较于传统的非色散红外光谱分析技术（NDIR）,基于TDLAS技术的气 体分析技术具有难以取代的优势。目前市面上的主流气体分析产品多数采用 NDIR技术，具缺点包含：.复杂的采样和预处理系统使得系统响应速度慢

2、，难以满足实时响应需求；.受背景气体（如水汽）的交叉干扰严重，并且样气中的粉尘引起误差， 影响浓 度测量准确度；.单点采样使得测量数据不具有代表性；.易于发生漂移，降低数据可靠性，且因为需要经常标定，维护成本高。TDLAS也是一种红外吸收光谱技术，基本原理是通过分析光被气体的选择性吸收，由吸收光谱反演获得待测气体浓度。由于 TDLAS技术采用了半 导体激光光源，光谱线宽远小于待测气体单根吸收谱线的线宽，频率扫描 范围可避开其他气体吸收谱线，有效避免交叉干扰。其优点如下：.高灵敏度和高选择性：可调谐半导体激光器的线宽低至10-4波数（cm-1）,而一般分子的吸收线的线宽在10-2cm-1量级，将

3、激光器的输出波长调谐到选定的 分子吸收峰中心频率，可避开其他气体组分的干扰；.响应快速：脉冲式的可调谐激光器的脉冲沿上升时间在纳秒级别（10-9 s）,允许它们在很小的光谱范围内进行扫描，在毫秒范围内能对几种波长进行扫描；.相同样气多组分测量：可调谐激光器的波长覆盖了大多数气体的吸收峰，因而 可以检测的气体种类非常多，只要更换激光器，同样的设备可以实现多种气体监 测；.实现连续在线监测：传统的检测方法大都需要采样及预处理过程， 难以实现连 续在线监测。TDLAS可以实现原位监测，无需任何预处理过程；.实现区域监测：传统的检测方法由于单点采样，数据可能不够具有代表性，难 以满足区域内的监测要求。

4、TDLAS技术结合开放式光路和长光程设计，可以反 映几百米，甚至几千米区域内的气体浓度信息；.远距离遥感：可调谐激光器很容易进行准直、聚焦等操作，并且红外无需接 触测量，可实现远距离遥感。常用于TDLAS系统的激光器TDLAS系统的主要部件为可调谐半导体激光器，以下介绍常见的可调 谐半导体激光器及其特性：FP （Fabry-Perot Laser ,法布里-珀罗）激光器：输出功率大（可达 瓦级），一般为多模输出，且因为光谱线宽较宽，难以满足对精度要求高 的痕量气体分析需求。DFB （Distributed Feedback Laser ,分布反馈式）激光器：输出功率 比FP激光器低很多（最多几

5、十个毫瓦），可以输出较窄（0.01 nm 量级）的光谱，并能够通过温度调谐提供有限的波长调谐（几个波数）。DFB激光器是目前市面上TDLAS系统中最常见的激光器，其输出线宽小于 10MHz ,而传统NDIR红外光源的线宽则达到数百GHz。VCSEL （Vertical Cavity Surface Emitting Laser ,垂直腔面发射）激 光器：优点是线宽较窄（0.1 nm量级）且波长对温度漂移较小，然而只能 实现从0.760-2.4pm之间的部分波长。海尔欣与国际知名QCL和MCT芯片厂商合作，研发用于工业领域过程监控和气体传感器件，包含激光器，探测器，驱动器，安装座和信号处 理模块

6、。若您处于开发或研究的初期阶段，我们同时也提供一系列激光安装座和驱动器，长光程气体池，MCT探测器，TDLAS专用锁相模块。海尔欣以瑞士 Alpes公司，日本住友电工，美国 Thorlabs 和Adtech Photonics 公司的分布反馈式量子级联激光器（ DFB-QCL ）为基础元器件， 通过专利的封装和准直工艺，整合成一整套量子级联准直激光发射模块。无论您需要连续输出，脉冲输出，定制中心波长，宽调谐，线宽 5 MHz , 输出功率达到百毫瓦级，还是高性价比的工业批量器件，请与我们联系， 我们将帮您选择 3到13 pm及以上的中红外激光器。我们的激光发射器主要产品为：QC-Qube TM

7、迷你全功能量子级联激光发射单元（世界最小的具备气密，温 控，散热，准直功能的中红外激光器）HPQCL-Q TM标准中红外量子级联激光器（全功能且含共轴红光，方便用户 观察及调光）HPQCL-H TM工业级HHL封装量子级联激光器（高性价比，高可靠）TDLAS气体分析主流产品简介（下）本文依照不同形式的光路设计，介绍市面上已有的三类TDLAS气体分析产品。抽取式（extractive）:待测气体以自由扩散或是被气泵抽取的方式进入 分析气室，激光器发出的红外激光穿过气室被目标气体分子吸收。为了提 高检测灵敏度，可以设计多反射光学气室（如怀特池，赫里奥特池）来增 加光程长度。我们甚至可以对气室进行加

8、热及调压，在气室内部制造出一 个与实际工况类似的场景，从而恢复待测气体的“原位”特性 。由于增加了 气泵、气室等部件，抽取式 TDLAS系统的结构相对复杂，成本偏高，但其 检测精度可以达到亚 ppb量级，适合对检测精度要求非常高的工业制程控 制，例如制药、精细化工、冶金等。LGM1601 脱海尔欣的LGM1600便携式高精度激光氨逃逸分析仪和 硝工艺NOx实时分析系统均属工业用的抽取式仪器产品建腌明另外，我们的蜂鸟系列模块专为OEM集成设计，结合客户的取样除尘预处理系统，全程高温伴热分析，无需冷凝除水或稀释采样，实现高精度 在线测量 CO , CO2 , NO , NO2 , NH3 , 02

9、 , N2O等过程和排放气体。 产品运行稳定，实时性高，维护量小。开放光路式(open-path):无需采样气室，激光器发出的激光直接穿过待测区域完成检测。开发式光路TDLAS产品能检测几百米甚至几千米范 围内的气体泄漏情况，非常适合于石化精炼厂、铝冶炼厂、化肥厂、天然 气场站的有毒气体及爆炸性气体泄漏检测。当然，该类产品也可以应用于 环境监测，例如大气质量检测、烟气排放监测。海尔欣的HT8700E高精度大气氨本底激光开路分析仪即属于开放光路式产品。传统闭路仪器由于氨的粘滞性，造成较长的响应时间，HT8700E开路设计不存在采样和预处理通道管壁对分子的吸附和滞后现象，分析仪 对浓度变化的响应时间可达0.1秒，完全满足生态环境观测领域中的涡相关(Eddy Covariance Flux) 氨通量测量。遥感式(standoff):传统的监测产品采用静态检测技术，遥感式TDLAS产品是一种可移动、无需进入现场的高灵敏度遥感监测技术。基本 原理与开放式长光程 TDLAS监测系统基本一致，不同的是该系统不需要在 固定位置安装角反射镜，收发端发射的激光经目标物(输送管道、场站设 备)散射后被光电探测器接收。遥感式 TDLAS产品适合于对长输管网、复 杂城市管网等远距离，以及复杂位置，不宜进入现场等场所的灵活监测。国外已商业化、基于 TDLAS技术的手持甲烷气体泄漏遥测仪器海尔欣目前与