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近红外TDLAS-NIR气体检测方案(以空气中水分子为例)

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方案介绍

QCL-NIR TDLAS气体传感是一种高灵敏度,测量短时,便于携带等优点与传统的传感方法相比。我们气体检测测量设备采用低功耗的LD-PD Inc 的1392nm波长DFB激光器。该分布式反馈(DFB)激光器在气体中的性能通过测量近红外吸收光谱来解调出2f信号。在具体项目中,我们采用多通型气室进行气体吸收来增加光程,并对NIR-DFB的波长进行扫描,扫描DFB-NIRL的注入电流。首先,我们测量了室内空气的吸收光谱,发现水和甲烷的吸收线与我们的仿真结果一致。然后,出于实验安全考虑我们使用空气中水气来评估仪器的灵敏度,并且在小于1W的DFB-NIR功耗下获得了高达1ppm的传感灵敏度。

市场背景

工业管道内气体温度和气体浓度的测量对于安全生产和环境保护具有重要的意义。在实际测量中需要较高的精确度和少量的维护操作。近红外可调谐半导体激光吸收光谱技术具有高灵敏、高选择性、可进行实时原位在线监测等优点, 可以满足工业管道实时在线气体浓度和气体温度监测方面不同环境的要求。同时发动机尾气温度过高无法直接测量,利用TDLAS我们可以反演推算测试出发动机尾气的温度,这对于燃烧诊断有极其重要的意义。

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筱晓光子的近红外的TDLAS技术的主要研究方向包括:发动机尾气检测、航空发动机燃烧诊断、电厂氨气在线监测,过程分析等应用领域。我们利用红外痕量测量技术为该领域分析提供数据支撑。TDLAS-NIR DFB技术可以准确快速的测量出水分子的浓度来反演计算温度,可以为航空发动机燃烧诊断提供准确的参考数据。

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上图为近红外气体分子吸收谱线


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上图为中红外甲烷分子吸收谱线

分子光谱学研究表明,水气分子很活跃近,在近红外也有很强的吸收谱线强数。我们针对待测气体的不同温度选取不同波长的激光器。此次实验针对空气中的水分子所以筱晓光子自主研发的NIR-TDLAS1392设备采用低温检测波长1392nm DFB激光器配合我们告诉解调FPGA板实现对上海空气中湿度完美实时监控

技术对比表


筱晓光子

抽取式近红外

抽取式稀释化学荧光

原位式电化学

预处理系统

不需要

需要

需要

不需要

环境适应性

适应高温高压高湿

采样须全程伴热,除尘除水及其它杂质

须常温常压稀释,除尘除水及其它杂质

可适应高温高压高湿大粉尘,寿命短

介质干扰

不受背景气体及光学视窗污染干扰

不易受背景气体干扰,但易受粉尘及光学器件污染干扰

易受背景气体、粉尘及光学视窗污染干扰

易受背景气体、粉尘水汽污染干扰

检测灵敏度

<10ppm

1ppm

~10ppb

1ppm

响应时间

<1s

>20s(含预处理)

>20s(含预处理)

< 5s

可靠性

部件无损耗、无移动,可靠性高

采样系统及气池易腐蚀堵塞,可靠性低

采样系统易腐蚀堵塞,可靠性低

探头易腐蚀堵塞

维护及标定

维护方便,标定1~2次/年

维护方便,标定1~2次/年

维护复杂,标定2~3次/月

探头更换频繁,标定1次/月

耗材

无耗材 ,寿命长

采样系统耗材,长期维护费用

采样系统耗材,消耗臭氧,长期维护费用

探头系统耗材,长期维护费用

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我们的宗旨是为您提供 超高精度、抗强干扰、稳定可靠、维护简便 的氨逃逸监测系统以及相关仪器设备集成服务!

工作技术原理

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系统详细信息

工程师安装调试现场

局部连接装置


局部连接装置


整体光路调试图