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近红外TDLAS CH4(甲烷)ppb级浓度分析系统

简要描述:近红外TDLAS CH4(甲烷)ppb级浓度分析系统
TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)它是利用激光器波长调制通过被测气体的特征吸收区,在二极管激光器与长光程吸收池相结合的基础上,发展起来的新的气体检测方法。

  • 产品型号:TDLAS-1653.7-CH4
  • 厂商性质:代理商
  • 更新时间:2022-03-31
  • 访  问  量:35

详细介绍

品牌其他品牌产地类别进口
应用领域医疗卫生,环保,化工,生物产业,能源激光器1653.74nm激光器

近红外TDLAS CH4(甲烷)ppb级浓度分析系统


TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)它是利用激光器波长调制通过被测气体的特征吸收区,在二极管激光器与长光程吸收池相结合的基础上,发展起来的新的气体检测方法。

TDLAS技术采用的半导体激光光源的光谱,宽度远小于气体吸收谱线的展宽,得到单线吸收光谱,因此TDLAS技术是一种高分辨率吸收光谱技术。

   甲烷:CH4,俗称瓦斯,在自然界中广泛分布,是天然气、沼气、坑气等的主要成分,在标准压力的室温环境中,甲烷无色、无味。它可用来作为燃料以及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔及甲醛等物质的原料。甲烷对人基本无毒,但浓度过高时,使空气中氧含量明显降低,使人窒息。




技术参数

理论基础:

1、比尔-朗伯定律

一束激光穿过浓度为C的被测气体时,当激光器的波长和被测气体某个吸收谱线中心频率相同时,气体分子会吸收光子而跃迁到高能级,表现为气体吸收波段激光光强的衰减

2、波长调制光谱技术

A) 激光器的调谐特性

DFB激光器 由于具有良好的单色性,窄线宽特性和频率调谐特性,DFB激光器能够很好的避免其他背景气体的交叉干扰,使检测系统具有较好的测量精度,因此被广泛的用于气体检测

B) 谐波检测理论

通过对激光器的驱动电压加高频正弦电压信号,从而改变电流,使输出频率也按正弦规律变化。通过给激光器驱动加锯齿波电压,使其输出波长在气体吸收峰两侧扫描,利用锁相放大器调制并解调出谐波信号,进行气体浓度的测量。

3、吸收谱线选取的原则

在进行气体检测时,对吸收谱线的选取非常关键,应考虑以下几个方面

(1)气体在选定的谱线处要有较强的吸收峰,

(2)谱线波长对应的激光器光源技术要相对成熟

(3)在选定的吸收谱线处没有背景气体吸收的干扰,或吸收相对较弱,可以忽略

实验仪器

1、1653.74nm激光器

特点:波长稳定性好,窄线宽,单纵模可调谐,14引脚封装

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光谱图


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调谐曲线


2、TDLAS激光气体检测综合控制盒


本产品是一款用于可调谐半导体激光吸收谱技术(可调谐半导体激光吸收谱技术(TDLAS))的控制模块。主要功能包括:产生正弦波与三角波叠加的数字激光驱动、可调增益、可调增益放大器、1f/2f 数字锁相放大器、模拟输出温控单元。运行参数及波形均可由电脑端控制和读取。


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3、10米光程超小气体吸收池

10 米光进电出气体吸收池应用于多种气体光谱分析检测。气室的光路结构使用自主设计、具有优良光学稳定性的扁波气室(SlimBoss Gas Cell),辅助与高稳定性的光学封装结构,主要由气室腔体、反射镜、标准光纤接头、气体进出口以及防震底座等组成。独特的悬浮光路设计,具有优异的震动和温度稳定性,可以在各种复杂的环境中稳定工作,非常适合各种气体在线实时检测。具备低系统噪声,可应用于痕量气体分析。

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实验测试:


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操作步骤:

1、 TDLAS激光气体分析综合控制盒连接电源和usb线

2、 10米光程超小气体吸收池的光纤输入端连接控制盒的LASER OUT激光输出端,另一端连接探测器的输入端

3、 用一根SMA-BNC线连接探测器和TDLAS激光气体分析综合控制盒的PREAMP前置放大端

4、 用一根BNC-BNC线连接示波器和TDLAS激光气体分析综合控制盒的DACOUT模拟输出端

5、 用一根BNC-BNC线连接示波器和TDLAS激光气体分析综合控制盒的TRIG OUT触发端

6、 打开激光器,连接探测器电源

7、 向气室中通入10ppm的CH4,调节软件参数,在示波器上观察二次谐波信号波形、幅值等信息

 

过程分析:利用电脑端的控制软件调节电流和温度的大小对波长进行调谐,使激光器实现一定波长范围的扫描,使输出波长覆盖气体的吸收峰,锁相放大器提供高频正弦调制信号,使激光器输出频率得到正弦调制,激光器发出的光经过气体吸收池,通过探测器进入PREAMP端前置放大电路,再经过锁相放大器调制解调,通过DAC OUT 模拟输出端到示波器通道2,显示二次谐波的信号。整个过程中,我们通过调节软件中的各项参数,同时观察输出波形,使输出波形最优。

测试结果

1、二次谐波波形及调制参数如下:


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二次谐波



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软件调制参数

2、验证分析:


通过查询Hitran数据库得到在波数为6046cm-1到6048cm-1范围内的吸收谱线如下:


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吸收峰波长约为1653.73nm,通过对比二次谐波幅值信息,与数据库相符合,由此验证是CH4气体。

3、实验结论:

通过测试,我们发现CH4浓度为10ppm时,二次谐波幅值可达300mV,由此可以说明我们的TDLAS分析系统,测试精度极高,可达ppb量级。

订购信息

产品型号:TDLAS-1653.7-CH4

产品名称:近红外TDLAS CH4 ppb级浓度分析系统

产品清单:

#

名称

描述

数量

1

TDLAS激光气体分析综合控制盒

该主机含激光驱动,锁相放大,数据采集功能

1

2

1653.7nm DFB激光器

2nm可调,输出功率20mW,线宽<2MHz,14引脚蝶形封装,兼容控制器

1

3

10米光程超小气体吸收池

有效光程10m,波长范围1500-1700nm,输入最大光功率2mW,插入损耗≤2dB,输出类型PD

1

4

U盘

含操作软件,产品操作手册

1


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