雷射氣體分析儀

原理

1.朗伯-比爾定律

因此，TDLAS技術是一種高解析度的光譜吸收技術，半導體雷射穿過被測氣體的光強衰減可用朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律表述式中，IV，0和IV 分別表示頻率V的雷射入射時和經過壓力P，濃度X和光程L的氣體後的光強；S（T）表示氣體吸收譜線的強度；線性函式g（v-v0）表征該吸收譜線的形狀。通常情況下氣體的吸收較小，可用式（4-2）來近似表達氣體的吸收。這些關係式表明氣體濃度越高，對光的衰減也越大。因此，可通過測量氣體對雷射的衰減來測量氣體的濃度。

2.光譜線的線強

氣體分子的吸收總是和分子內部從低能態到高能態的能級躍遷相聯繫的。線強S（T）反映了躍遷過程中受激吸收、受激輻射和自發輻射之間強度的淨效果，是吸收光譜譜線最基本的屬性，由能級間躍遷機率經及處於上下能級的分子數目決定。分子在不同能級之間的分布受溫度的影響，因此光譜線的線強也與溫度相關。如果知道參考線強S（T0），其他溫度下的線強可以由下式求出式中，Q（T）為分子的配分函式；h為普朗克常數；c為光速；k為波爾茲曼常數；En為下能級能量。各種氣體的吸收譜線的線強S（T0）可以查閱相關的光譜資料庫。

測量技術

1.調製光譜檢測技術

調製光譜檢測技術是一種被最廣泛套用的可以獲得較高檢測靈敏度的TDLAS技術。它通過快速調製雷射頻率使其掃過被測氣體吸收譜線的定頻率範圍，然後採用相敏檢測技術測量被氣體吸收後透射譜線中的諧波分量來分析氣體的吸收情況。調製類方案有外調製和內調製兩種，外調製方案通過在半導體雷射器外使用電光調製器等來實現雷射頻率的調製，內調製方案則通過直接改變半導體雷射器的注入工作電流來實現雷射頻率的調製。由於使用的方便性，內調製方案得到更為廣泛的套用，下面簡單描述其測量原理。

在雷射頻率掃描過氣體吸收譜線的同時，以一較高頻率正弦調製雷射工作電流來調製雷射頻率，瞬時雷射頻率可表示為式中，（t）表示雷射頻率的低頻掃描；a是正弦調製產生的頻率變化幅度；w為正弦調製頻率。透射光強可以被表達為下述Fourier級數的形式。

諧波分量可以使用相敏探測器（PSD）來檢測。調製光譜技術通過高頻調製來顯著降低雷射光器噪聲（1/f噪聲）對測量的影響，同時可以通過給PSD設定較大的時間常數來獲得很窄頻寬的帶通濾波器，從而有效壓縮噪聲頻寬。因此，調製光譜技術可以獲得較好的檢測靈敏度。

3.技術特點和優勢（1）不受背景氣體的影響

（2）不受粉塵與視窗污染的影響

（3）自動修正溫度，壓力對測量的影響

雷射氣體線上分析儀用來進行連續工業過程和氣體排放測量，適合於惡劣工業環境套用，如鋼鐵各種燃爐、鋁業和有色金屬、化工、石化、水泥、發電和垃圾焚燒等。

特徵

高解析度（雷射掃描頻率是傳統雷射分析儀的幾倍）

模組化設計，可現場模組化替換，快速維護和維修

高光穿透能力，適合於高粉塵阻擋環境套用

行業	套用領域	測量方式	監測氣體
原鋁行業	生產車間、周邊環境	開路式、點式、掃描式	HF、CO
過濾除塵器進氣口、出氣口、煙道	原位（插入式、對穿式、旁路式）	HF、CO、CO2
石油天然氣行業	二氧化碳收集與封存（CCS）工程	開路式、掃描式、車載式、機載式	CO2、CH4
三次採油（EOR）項目	CO2、CH4
天然氣管道甲烷泄漏檢測、泄漏點網路定位、泄漏濃度地圖化	CH4
天然氣開採生產過程	開路式、掃描式、	CH4
化工/石化行業	煉油廠HF烷化生產	原位（插入式、對穿式、旁路式）、開路式、掃描式、	HF
含硫石化生產	H2S
煉油廠周邊	開路式、掃描式、	H2S、CH4、NH3、CO2、HF
催化、氣體分離、烷基化、MTBE、重整	原位（插入式、對穿式、旁路式）、開路式	CO、CO2、HF、H2O
煤柴油加氫、蠟油加氫、重油加氫、制氫、聚丙烯	H2S、CO、CH4
硫磺回收、合成氨、尿素合成塔、氯鹼	H2S、CO、CH4、NH3、HCL
乙烯氧氯化、環氧乙烷、PTA、乙烯	CO、CO2、CH4、NH3
其他化工生產中管道、車間、周邊的監測	原位（插入式、對穿式、旁路式）、開路式、掃描式、點式	NH3、H2O、CH4、C2H2、CO、CO2、HF、HCL、HCN、H2S等
環保行業	識別甲烷熱點、陸上甲烷流量	開路式、掃描式、車載式、機載式	CH4
農業甲烷、氨氣釋放量	CH4、NH3
區域溫室氣體濃度	CH4、CO2
垃圾填埋區或其他區域	CH4、H2S、NH3、CO2
大氣質量線上監測	H2S、CH4、NH3、CO2
垃圾焚燒廢氣排放	原位（插入式、對穿式、旁路式）、開路式	H2S、HF、HCL、HCN、CO、 CO2
車輛尾氣排放	開路式	CO、CO2
冶金行業	高爐爐氣分析系統	原位（插入式、對穿式、旁路式）、	CO、CO2、CH4、H2O
轉爐/電爐/精煉爐爐氣分析系統	CO
轉爐煤氣回收分析系統	CO
焦爐煤氣分析系統	CO、H2O
熱風爐後煙道氣分析系統	CO、CO2
燒結/石灰窯煙道氣分析系統	H2S、CO、CO2、H2O
高爐噴煤分析系統	CO
電捕焦安全分析系統	CO
電除塵安全分析系統	H2S、CO、CO2
煤氣回收系統	CO
電力行業	火電廠廢氣排放	原位（插入式、對穿式、旁路式）、開路式	CO、CO2、H2S、CH4等
DeNOx 過程中SCR、SNCR 競爭反應的最佳化控制	原位（插入式、對穿式、旁路式）	NH3、H2O
水泥行業	電除塵安全分析系統	原位（插入式、對穿式、旁路式）	CO
水泥製造過程管道、車間、周邊的監測	原位（插入式、對穿式、旁路式）、開路式、掃描式、點式	CO、CO2、NH3、H2O、H2S、HF
其他行業	菸草加工生產過程管道、車間、周邊的監測	原位（插入式、對穿式、旁路式）、開路式、掃描式、點式	CO、CO2、
核電、核加工生產過程管道、車間、周邊的監測	HF
制陶業生產過程管道、車間、周邊的監測	HF
電解鎳、電解銅生產過程管道、車間、周邊的監測	CO、HF
製藥生產過程管道、車間、周邊的監測	NH3、CO2
科考火山釋放氣體監測	開路式、掃描式	CO2、CH4、H2S
燃燒脫硫脫銷工藝；如發動機實驗室等	原位（插入式、對穿式、旁路式）	NH3、H2O、CO、CO2
儀器能夠監測的其他工況	原位（插入式、對穿式、旁路式）、開路式、掃描式、點式、抽取等	CO、CO2、H2O、HCL、HF、H2S、HCN、NH3、CH4、C2H2、其他氣體請聯繫我們；

雷射氣體分析儀

基本介紹

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行業套用

特點

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