基于TDLAS技术的气体检测系统

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项目简介

  基于可调谐二极管激光器吸收光谱技术(TDLAS)的气体传感器系统,集成了光电子学、光谱学以及微弱信号处理等技术高新技术,通过向待测气体发射特定波长的激光,并对穿过气体的激光信号进行解调,分析气体的组分和浓度。

  该系统与传统的气体传感器装置(电化学法,气象色谱法,吸附法)相比具有更高的灵敏度,更精确的测量数据(ppm量级),更快的响应速度(ms量级),不会对气体组分造成影响,具备在线实时测量等特点。

       系统通过内建程序及显示屏,可以实时显示当前的待测气体浓度,以及各测量随时间变化的曲线;采用标准的RS232通信接口,可以方便地向上位机传输实时测量数据;通过光纤和电缆的延伸,可以进行远端在线测试;通过可更换的气室选择,可以完成不同环境下的测试任务;可以根据客户的要求进行定制气体(H2O,NO,CH4,CO,酒精等)的测试。

  为实现易燃易爆气体(如:甲烷)的非接触式测量,我们开发了基于TDLAS的遥测技术。以甲烷遥测为例,选择波长为1654nm的InP基DFB激光器,经准直后,照射在待测气体上,利用空间背景的漫反射,提取出甲烷的吸收强度,从而计算出甲烷的浓度积。该技术具有本征安全特点,使用光学方式检测,具有抗干扰和防爆特性。

  目前能够检测的气体主要包括H2O、NH3、NO、HF、CH4、C3H8酒精等,其中H2O和HF的检测灵敏度可以高达100个ppb,是目前同类型传感器中灵敏度最高的检测手段。

应用领域

  该成果可应用于天然气泄漏检测、矿井安全检测、燃烧燃烧过程诊断、工业气体在线分析以及大气污染物监测等方面。根据MarketsandMarkets一份最新市场调研报告,2020年全球可调谐二极管激光分析(TDLAS)市场规模可达5.25亿美元,复合年增长率达10.30%。

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