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激光气体分析仪的主要原理及特性简析

发布日期:2024-06-28点击次数:316

  激光气体分析仪是基于半导体激光吸收光谱(DLAS)气体分析测量技术的革新,能有效解决传统的气体分析技术中存在的诸多问题。半导体激光吸收光谱(DLAS)技术利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理来测量气体浓度。由半导体激光器发射出特定波长的激光束(仅能被被测气体吸收),穿过被测气体时,激光强度的衰减与被测气体的浓度成一定的函数关系,因此,通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。

 

  激光气体分析仪由激光发射、光电传感和分析模块等构成,由激光发射模块发出的激光束穿过被测烟道(或管道),被安装在直径相对方向上的光电传感模块中的探测器接收,分析控制模块对获得的测量信号进行数据采集和分析,得到被测气体浓度。在扫描激光波长时,由光电传感模块探测到的激光透过率将发生变化,且此变化仅仅是来自于激光器与光电传感模块之间光通道内被测气体分子对激光强度的衰减。光强度的衰减与探测光程之间的被测气体含量成正比。因此,通过测量激光强度衰减可以分析获得被测气体的浓度。

 

  激光气体分析仪的光谱线很强,分子的吸收总是和分子内部从低能态到高能态的能级跃迁相联系的。线强S(T)反映了跃迁过程中受激吸收、受激辐射和自发辐射之间强度的净效果,是吸收光谱谱线基本的属性,由能级间跃迁概率经及处于上下能级的分子数目决定。分子在不同能级之间的分布受温度的影响,因此光谱线的线强也与温度相关。如果知道参考线强S(T0),其他温度下的线强可以由下式求出式中,Q(T)为分子的配分函数;h为普朗克常数;c为光速;k为波尔兹曼常数;En为下能级能量。