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      可調諧二極管激光吸收光譜技術 TDLAS

      可調諧半導體激光吸收光譜法(TDLAS),是利用半導體激光器的波長調諧特性和待測氣體對激光的選擇性吸收進行氣體濃度檢測的一種技術。具有高靈敏度、實時、動態、多組分同時測量的優點。其原理是可調諧半導體激光器在驅動電流的調制下,發射出特定波長的激光,隨著注入周期性電流的調制,激光波長產生周期性變化,使激光中心波長調節到待測氣體的吸收譜線,發生選擇性吸收,再利用經過氣體吸收得到的光譜強度信號反演出待測氣體的濃度。因為半導體激光器的高單色性,可以利用待測氣體分子的一條孤立的吸收譜線進行測量,避免了不同分子光譜的交叉干擾,從而準確的鑒別出待測氣體。

      TDLAS檢測的是激光穿過被測氣體通道上的分子數,獲得的氣體濃度是整個通道的平均濃度。TDLAS的氣體濃度定量計算是以Beer-Lambert定律為基礎,Beer-Lambert定律指出了光吸收與光穿過被檢測物質之間的關系,當一束頻率為V的光束穿過吸收物質后,在光束穿過被測氣體的光強變化為:

      I(v)=I0(v)exp[-σ(v)CL]

      I(v):光束穿過被測氣體的透射光強度
      I0(v):入射光強度
      σ(v):被測氣體分子吸收截面
      C:被測氣體的濃度
      L:光程


      因此,可通過測量氣體對激光的衰減來測量氣體的濃度。


      可調諧半導體激光技術.jpg

      1. 高選擇性,高分辨率的光譜技術,由于分子光譜的“指紋”特征,它不受其它氣體的干擾。這一特性與其它方法相比有明顯的優勢。

      2. 它是一種對所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術,同樣的儀器可以方便的改成測量其它組分的儀器,只需要改變激光器和標準氣。由于這個特點,很容易就能將其改成同時測量多組分的儀器。

      3. 它具有速度快,靈敏度高的優點。在不失靈敏度的情況下,其時間分辨率可以在ms量級。應用該技術的主要領域有:分子光譜研究、工業過程監測控制、燃燒過程診斷分析、發動機效率和機動車尾氣測量、爆炸檢測、大氣中痕量污染氣體監測等。

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