TDLAS测氨气浓度

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[Original] Small Share ofIdealPhotonics's Sub-experiment —— Measuring Ammonia Concentration by ——TDLAS

Technical informatio

2024-11-08 17:28:08

筱晓光子试验小分享——TDLAS测氨气浓度

筱晓光子教你如何测试:

TDLAS测氨气浓度

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。

一、氨气

NH3，是一种易具有刺激性气味，无色有毒，比空气轻，弱碱性，沸点较低，极易溶于水，易液化的气体。在高温时会分解成氮气和氢气，有还原作用。可由氮和氢直接合成而制得。在工业中常被用来制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等。

二、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

在进行气体检测是，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；

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。

三、实验仪器

1，1512 DFB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。

光谱图

调谐曲线

2，TDLADS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、数字锁相放大器、模拟输出温控单元、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。

3，长光程吸收池（20m）

4，示波器

5，电压转换模块

四，吸收波长选取

根据1512nmDFB 调谐范围，我们可以通过查询Hitran数据库。