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激光甲烷遥测检测仪系统结构的简单

来源: 发布时间:2021-12-14 310 次浏览

激光甲烷遥测检测仪基于TDLAS技术研制了针对大气中二氧化碳的遥测系统,该系统具有稳定性高、调校简单等优点,但需对采集信号进行多次累加处理,测量时间长,缺乏实时性,且未对大气环境噪声进行处理。目前,已经研制了基于此技术的气体遥测仪,例如:研制了燃气巡检设备,其遥测距离可达100m以上,当检测距离小于5m时,灵敏度为5×10-6m;研制了遥测距离为30m的检测仪,其响应时间为0.1s。遥测系统设计系统原理TDLAS技术的原理是通过线性扫描和调制激光器的工作电流来改变发射波长,扫描待测气体的吸收峰,进而通过探测器的输出光信号来检测气体浓度。首先,探测器接收到的光功率降低,输出电压减小;使用光电探测器和锁相放大电路提取二次谐波信号的幅值,计算气体浓度。TDLAS技术的优势在于:通过温度和驱动电流改变激光器的出光波长,气体选择特性好,灵敏度高;可实现实时、动态、多组分同时测量。以上特性与优势使得TDLAS检测系统符合气体遥测的实际应用需求。TDLAS技术主要分为直接吸收光谱(DAS)技术与WMS技术。

激光甲烷遥测检测仪系统结构简单,在理论上可消除光源噪声,但无法去除系统的固有噪声,从而影响检测下限。WMS技术利用可调谐激光器的波长可调谐特性来降低低频噪声、提高测量/灵敏度和降低检测下限,其工作原理为:采用低频电流扫描激光器,从而扫过气体吸收线,得到吸收信号;然后加入高频正弦调制信号,调制激光器的发光波长。在周期性的调制信号下,使用锁相放大器提取谐波信号。谐波信号的幅值与光强、气体浓度等参数相关,由此可以计算被测气体浓度;在气体吸收波长处,二次谐波信号幅值与气体浓度呈线性关系,所以通常使用二次谐波幅值来表征气体的浓度。

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