TDLAS氣體探測技術(shù)及其典型應(yīng)用

2023-03-29 16:10:12

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從石油、化工、冶金、煤礦、地下管廊、九小場所到千家萬戶的廚房，對可燃?xì)怏w、有毒有害氣體進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警的需求從未停止過。

針對不同領(lǐng)域的氣體監(jiān)測，我們會選擇不同原理的氣體傳感器，半導(dǎo)體式、催化燃燒式、電化學(xué)式、NDIR紅外式等等，這些類型的傳感器因其各自的特點(diǎn)有不同的適用場景。

拿甲烷氣體來說，現(xiàn)在國內(nèi)外市場上的甲烷傳感器種類繁多，相比于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體式、催化燃燒式，TDLAS調(diào)諧激光式是一種更為高端的甲烷測量方法，也是目前zui有前景的一種甲烷監(jiān)測技術(shù)。

可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜（TDLAS）技術(shù)主要利用氣體分子對激光的選擇性吸收特性，通過調(diào)制半導(dǎo)體激光器的出射光波長，分析經(jīng)過氣體后的激光光譜來計算氣體濃度。

通過調(diào)節(jié)發(fā)射激光的波長，使其與待測氣體（比如：甲烷）的某個特定吸收波長重合，分子會吸收激光的能量被激發(fā)（更強(qiáng)的振動），從而使穿過氣團(tuán)的光強(qiáng)減弱，被探測器接收到，進(jìn)而識別待測氣體的存在并精確測量其濃度。而其他的非待測氣體（比如：水蒸汽）因為吸收波長不與激光波長重合，不會因為吸收激光被激發(fā)，也就不會被探測到，從而避免了干擾。

1、工業(yè)過程氣體檢測

目前激光氣體分析類儀器已在石油、化工、冶金等重要工業(yè)領(lǐng)域有成熟的應(yīng)用和整體解決方案，成為工業(yè)過程控制自動化系統(tǒng)的重要組成部分。結(jié)合激光光譜的單線波長掃描技術(shù)，激光氣體分析儀具有了較高的氣體分辨率和抗背景干擾性能，測量結(jié)果比抽取式取樣更具代表性，響應(yīng)速度更快，更加符合工業(yè)過程自動化控制的需求。

2、燃?xì)獍踩O(jiān)測

基于TDLAS技術(shù)來探測甲烷氣體時，對甲烷具有wei一選擇性，即只對甲烷氣體有響應(yīng)，因此不受非被測氣體和環(huán)境干擾，結(jié)果準(zhǔn)確。因此，激光氣體探測類儀器也在燃?xì)夤?、使用燃?xì)庾鳛槿剂系母黝悎鏊靡詰?yīng)用，特別是城市天然氣管線、變送站、加氣站、地下綜合管廊等，尤其適用于架空管線、狹窄空間、餐飲廚房等存在燃?xì)庑孤╋L(fēng)險的場所。

3、煤礦安全監(jiān)測

瓦斯事故嚴(yán)重威脅這煤礦的生產(chǎn)安全，甲烷傳感器是監(jiān)測煤礦瓦斯?jié)舛鹊闹匾O(shè)備，目前煤礦井下廣泛使用的甲烷傳感器普遍存在易受其他氣體干擾、調(diào)校周期短等短板，激光甲烷傳感器因其高精度、穩(wěn)定性強(qiáng)、響應(yīng)速度快、無需調(diào)校等特點(diǎn)，更好地滿足了現(xiàn)代煤礦對安全高效生產(chǎn)的需求。