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激光甲烷遥测检测仪具有广泛的应用

来源: 发布时间:2022-05-31 649 次浏览

激光甲烷遥测检测仪是一种温室效应气体且泄漏的甲烷会造成安全隐患,因此实时监测工业生产及大气中CH4浓度尤为重要。根据甲烷分子在近红外波段的吸收特性和长光程激光吸收光谱技术,研制了一种基于长光程多通池吸收气室的近红外激光甲烷检测仪。该检测仪的光学系统采用分布反馈激光器作为光源,多通池气室的有效光程为16m,物理尺寸为58×8×9cm;在电学系统方面,编写了基于LabVIEW的数据产生、采集与处理程序,用于提取二次谐波信号、标定浓度和开展系统的稳定性测试实验。利用气体混合系统,配备了浓度为10-100*10-6(体积分数)的甲烷气体样品,开展了气体标定与性能测试实验。结果显示,当积分时间为0.1s时,系统的检测下限约为70*10-9;当积分时间为100s时,该系统的检测下限可以降至5.10-9甲烷(CH4)是天然气的主要成分,同时也是造成温室效应的气体之一。更重要的是,在工业生产时,例如采煤作业和液化CH4的处理过程中,CH4易燃、易爆,不仅会造成安全隐患还会造成环境的污染。因此,实时监测大气CH4浓度尤为重要。

激光甲烷遥测检测仪用于检测CH4气体的方法有催化燃烧法、气敏半导体法、光干涉法、红外吸收光谱法等。红外吸收光谱法,具有灵敏度高、响应时间短、可靠性强、寿命长和抗干扰性能强等优点,在气体检测中具有广泛的应用。作为一种可调谐激光吸收光谱技术,波长调制技术是通过施加电流信号调制激光器的发光波长,使其在气体吸收峰附近呈现周期性变化,从而使激光器的输出光信号被气体分子吸收,再利用锁相放大技术从吸收后的探测器输出信号中提取二次谐波信号表征其浓度。与直接吸收光谱技术相比,波长调制光谱技术利用kHz调制以及锁相放大器的窄带宽特性降低1/f噪声,从而提高信噪比,降低检测下限。

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