激光分析仪技术原理课件

DLAS技术原理培训市场部-许鹏DLAS技术原理培训产品基本情况Copyright@2005FPIinc,allright2.产品基本情况吸收光谱技术吸收光谱技术半导体激光吸收光谱（DLAS）技术Copyright@2005FPIinc,allright3.吸收光谱技术吸收光谱技术吸收光谱技术E1E2光子能级跃迁能级的概念E2-E1=hn分子能量表现旋转振动电子跃迁Copyright@2005FPIinc,allright4.吸收光谱技术E1E2光子能级跃迁能级的概念E2-E1=分子光谱每两个能级对应一根吸收谱线在低分辨率光谱上表现为谱带Copyright@2005FPIinc,allright5.分子光谱每两个能级对应一根吸收谱线浓度测量公式透过率曲线

测量基本公式吸收率absorbance关键因素Ｘ＝F(Absorbance,T,P,L)Copyright@2005FPIinc,allright6.浓度测量公式透过率曲线测量基本公式吸收率absorban公式说明在波长一定的情况下，S线强由两方面因素决定：

①分子跃迁上，下能级的波函数—由分子结构等性质决定②分子的集居（Population)—与温度相关Copyright@2005FPIinc,allright7.公式说明在波长一定的情况下，S线强由两方面因素决定：公式说明线型函数Φ产生原因：测不准原理影响因素：温度/压力归一性：面积不变Copyright@2005FPIinc,allright8.公式说明线型函数ΦDLAS技术DLAS——DiodeLaserAbsorptionSpectroscopy半导体激光吸收光谱与传统吸收光谱相似，基于受激吸收效应并遵循Beer–Lambert公式采用半导体激光器为光源，并可采用调制吸收光谱技术（TDLAS）发展历史：上世纪六十年代，激光器发明上世纪七、八十年代，激光吸收光谱技术逐步应用于科学实验的精密测量上世纪九十年代，半导体激光器和光纤元件大规模商用化上世纪九十年代，欧美国家开始DLAS技术产业化研究

Copyright@2005FPIinc,allright9.DLAS技术DLAS——DiodeLaserAbsorpDLAS技术使用半导体激光器作为光源单色性好，即光的波长宽度窄。<0.0001nm，传统红外光源一般在20-30nm左右可调制扫描绝大部分光属于红外区域，波长范围750-2000nm左右。激光波长范围Copyright@2005FPIinc,allright10.DLAS技术使用半导体激光器作为光源激光波长范围小结基于吸收光谱技术，直接测量的是吸收率浓度测量值和四个因素相关：吸收率、温度、压力、光程光源是用半导体激光：波段窄，可调制技术上的特点决定了安装测量方式：原位测量Copyright@2005FPIinc,allright11.小结基于吸收光谱技术，直接测量的是吸收率原位分析L发射单元接收单元过程气体中央分析仪器元半导体激光驱动电路数据分析及控制数据采集Copyright@2005FPIinc,allright12.原位分析L发射单元接收单元过程气体中央分析仪器元半导体激光数原位分析VS采样分析采样分析获得样本预处理分析众多缺点：系统复杂、故障率高探头腐蚀、堵塞长时间滞后经常性的标定原位分析现场直接分析过程气体针对测量工艺的定制化开发Copyright@2005FPIinc,allright13.原位分析VS采样分析采样分析原位测量必须解决三个问题不受背景气体交叉干扰不受测量现场粉尘等颗粒物干扰不受气体参数（温度、压力等）变化的影响

Copyright@2005FPIinc,allright14.原位测量必须解决三个问题不受背景气体交叉干扰“单线光谱”技术传统光源波长宽度激光器波长宽度

单线光谱技术无交叉气体干扰：激光谱宽非常窄（单色性好）激光频率扫描范围内只有被测气体吸收谱线Copyright@2005FPIinc,allright15.“单线光谱”技术传统光源波长宽度激光器波长宽度单调制光谱技术半导体激光器调制特性电流波长调谐技术抗粉尘测量相敏检测技术提高探测灵敏度Copyright@2005FPIinc,allright16.调制光谱技术半导体激光器调制特性环境因素修正测量气体的温度、压力等环境参数影响气体吸收谱线展宽通过展宽补偿技术可进行精确补偿：单线光谱数据针对测量工艺的展宽补偿Copyright@2005FPIinc,allright17.环境因素修正测量气体的温度、压力等环境参数影响气体吸收谱线展

技术比较-传统光谱技术指标LGA-2000激光现场在线气体分析仪传统光谱在线气体分析仪预处理系统不需要必需测量方式现场、连续、实时测量采样预处理后间断测量气体环境

高温、高粉尘、高水分、高流速、强腐蚀等恶劣环境适应能力强

只能测量恒温、恒压、恒流、干燥及无粉尘的气体

响应速度快：仅取决于仪表响应时间，<1秒慢：取决于采样处理时间、样品气传输时间和仪表响应时间，>20秒准确性实地测量，气体信息不失真；测量值为气体线平均浓度；不受背景气体、粉尘及气体参数影响溶解吸附泄漏导致气体信息失真；测量值为探头位置局部浓度；背景气体、粉尘及气体参数影响测量的准确性连续性连续测量间断测量：反吹时无法测量可靠性无运动部件，可靠性高较多运动部件，可靠性低介质干扰不受背景气体交叉干扰；自动修正粉尘及光学视窗污染干扰受背景气体的交叉干扰，无法定量修正粉尘及光学视窗污染干扰尾气排放无，安全无污染有，危险有污染标定维护标定：<2次/年；维护：<2次/年，系统自动提示标定：2~3次/月；维护：经常运行费用运行费用接近于零（仅为电费）年费用一般为系统成本的20%左右Copyright@2005FPIinc,allright18.技术比较-传统光谱技术指标LGA-2000激光现场在线气技术比较与常规的气体检测方法相比热导式：利用气体（主要是H2）导热特性进行监测磁氧表：是利用氧顺磁性氧化锆：利用氧浓度差电池效应；－>（其他的电化学方法）气相色谱：利用色谱柱进行分离，进行分析Copyright@2005FPIinc,allright19.技术比较半导体激光器按激光器类型端面发射激光器（DFB,DBR）垂直腔表面发射激光器(VCSEL）按激光的传输方式光纤式非光纤式按测量气体测量O276Xnm波段（可见光）测量CO，CO215XXnm波段测量HCL17XXnm波段测量CH416XXnm波段测量H20近红外Copyright@2005FPIinc