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理論基礎(chǔ)：

1、比爾-朗伯定律

一束激光穿過濃度為C的被測(cè)氣體時(shí)，當(dāng)激光器的波長和被測(cè)氣體某個(gè)吸收譜線中心頻率相同時(shí)，氣體分子會(huì)吸收光子而躍遷到高能級(jí)，表現(xiàn)為氣體吸收波段激光光強(qiáng)的衰減

2、波長調(diào)制光譜技術(shù)

A) 激光器的調(diào)諧特性

DFB激光器 由于具有良好的單色性，窄線寬特性和頻率調(diào)諧特性，DFB激光器能夠很好的避免其他背景氣體的交叉干擾，使檢測(cè)系統(tǒng)具有較好的測(cè)量精度，因此被廣泛的用于氣體檢測(cè)

B) 諧波檢測(cè)理論

通過對(duì)激光器的驅(qū)動(dòng)電壓加高頻正弦電壓信號(hào)，從而改變電流，使輸出頻率也按正弦規(guī)律變化。通過給激光器驅(qū)動(dòng)加鋸齒波電壓，使其輸出波長在氣體吸收峰兩側(cè)掃描，利用鎖相放大器調(diào)制并解調(diào)出諧波信號(hào)，進(jìn)行氣體濃度的測(cè)量。

3、吸收譜線選取的原則

在進(jìn)行氣體檢測(cè)時(shí)，對(duì)吸收譜線的選取非常關(guān)鍵，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面

（1）氣體在選定的譜線處要有較強(qiáng)的吸收峰，

（2）譜線波長對(duì)應(yīng)的激光器光源技術(shù)要相對(duì)成熟

（3）在選定的吸收譜線處沒有背景氣體吸收的干擾，或吸收相對(duì)較弱，可以忽略

實(shí)驗(yàn)儀器

1、1653.74nm激光器

特點(diǎn)：波長穩(wěn)定性好，窄線寬，單縱?？烧{(diào)諧，14引腳封裝

光譜圖

調(diào)諧曲線

2、TDLAS激光氣體檢測(cè)綜合控制盒

本產(chǎn)品是一款用于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收譜技術(shù)（可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收譜技術(shù)（TDLAS））的控制模塊。主要功能包括：產(chǎn)生正弦波與三角波疊加的數(shù)字激光驅(qū)動(dòng)、可調(diào)增益、可調(diào)增益放大器、1f/2f 數(shù)字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元。運(yùn)行參數(shù)及波形均可由電腦端控制和讀取。

3、10米光程超小氣體吸收池

10 米光進(jìn)電出氣體吸收池應(yīng)用于多種氣體光譜分析檢測(cè)。氣室的光路結(jié)構(gòu)使用自主技術(shù)上認(rèn)可設(shè)計(jì)、具有優(yōu)良光學(xué)穩(wěn)定性的扁波氣室（SlimBoss Gas Cell），輔助與高穩(wěn)定性的光學(xué)封裝結(jié)構(gòu)，主要由氣室腔體、反射鏡、標(biāo)準(zhǔn)光纖接頭、氣體進(jìn)出口以及防震底座等組成。獨(dú)te的懸浮光路設(shè)計(jì)，具有優(yōu)異的震動(dòng)和溫度穩(wěn)定性，可以在各種復(fù)雜的環(huán)境中穩(wěn)定工作，非常適合各種氣體在線實(shí)時(shí)檢測(cè)。具備低系統(tǒng)噪聲，可應(yīng)用于痕量氣體分析。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試：

操作步驟：

1、 TDLAS激光氣體分析綜合控制盒連接電源和usb線

2、 10米光程超小氣體吸收池的光纖輸入端連接控制盒的LASER OUT激光輸出端，另一端連接探測(cè)器的輸入端

3、 用一根SMA-BNC線連接探測(cè)器和TDLAS激光氣體分析綜合控制盒的PREAMP前置放大端

4、 用一根BNC-BNC線連接示波器和TDLAS激光氣體分析綜合控制盒的DACOUT模擬輸出端

5、 用一根BNC-BNC線連接示波器和TDLAS激光氣體分析綜合控制盒的TRIG OUT觸發(fā)端

6、 打開激光器，連接探測(cè)器電源

7、 向氣室中通入10ppm的CH4，調(diào)節(jié)軟件參數(shù)，在示波器上觀察二次諧波信號(hào)波形、幅值等信息

過程分析：利用電腦端的控制軟件調(diào)節(jié)電流和溫度的大小對(duì)波長進(jìn)行調(diào)諧，使激光器實(shí)現(xiàn)一定波長范圍的掃描，使輸出波長覆蓋氣體的吸收峰，鎖相放大器提供高頻正弦調(diào)制信號(hào)，使激光器輸出頻率得到正弦調(diào)制，激光器發(fā)出的光經(jīng)過氣體吸收池，通過探測(cè)器進(jìn)入PREAMP端前置放大電路，再經(jīng)過鎖相放大器調(diào)制解調(diào)，通過DAC OUT 模擬輸出端到示波器通道2，顯示二次諧波的信號(hào)。整個(gè)過程中，我們通過調(diào)節(jié)軟件中的各項(xiàng)參數(shù)，同時(shí)觀察輸出波形，使輸出波形最優(yōu)。

測(cè)試結(jié)果

1、二次諧波波形及調(diào)制參數(shù)如下：

二次諧波

軟件調(diào)制參數(shù)

2、驗(yàn)證分析：

通過查詢Hitran數(shù)據(jù)庫得到在波數(shù)為6046cm^-1到6048cm^-1范圍內(nèi)的吸收譜線如下：

吸收峰波長約為1653.73nm，通過對(duì)比二次諧波幅值信息，與數(shù)據(jù)庫相符合，由此驗(yàn)證是CH₄氣體。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

通過測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)CH4濃度為10ppm時(shí)，二次諧波幅值可達(dá)300mV，由此可以說明我們的TDLAS分析系統(tǒng)，測(cè)試精度高，可達(dá)ppb量級(jí)。

訂購信息

產(chǎn)品型號(hào)：TDLAS-1653.7-CH₄

產(chǎn)品名稱：近紅外TDLAS CH₄ ppb級(jí)濃度分析系統(tǒng)

產(chǎn)品清單：

TDLAS激光氣體分析綜合控制盒

http://m.mzsyx.com/?a=cp3&id=419

10米光程超小氣體吸收池

http://m.mzsyx.com/?a=cp3&id=353