TDLAS半導(dǎo)體激光光源測氨氣濃度(NH3) - 筱曉光子試驗(yàn)小分享①
TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy )
它是利用激光器波長調(diào)制通過被測氣體的特征吸收區(qū),在二極管激光器與長光程吸收池相結(jié)合的基礎(chǔ)上,發(fā)展起來的新的氣體檢測方法。
TDLAS技術(shù)采用的半導(dǎo)體激光光源的光譜,寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬,得到單線吸收光譜,因此TDLAS技術(shù)是一種高分辨率吸收光譜技術(shù)。
NH3,是一種易具有刺激性氣味,無色有毒,比空氣輕,弱堿性,沸點(diǎn)較低,極易溶于水,易液化的氣體。在高溫時(shí)會分解成氮?dú)夂蜌錃?,有還原作用??捎傻蜌渲苯雍铣啥频谩T诠I(yè)中常被用來制液氮、銨鹽、氨水、硝酸和胺類等。
一束激光穿過濃度為C的被測氣體時(shí),當(dāng)激光器的波長和被測氣體某個吸收譜線中心頻率相同時(shí),氣體分子會吸收光子而躍遷到高能級,表現(xiàn)為氣體吸收波段激光光強(qiáng)的衰減。
A)激光器的調(diào)諧特性
DFB激光器——由于具有良好的單色性,窄線寬特性和頻率調(diào)諧特性,DFB激光器能夠很好的避免其他背景氣體的交叉干擾,使檢測系統(tǒng)具有較好的測量精度,因此被廣泛的用于氣體檢測。
B)諧波檢測理論
通過對激光器的驅(qū)動電壓加高頻正弦電壓信號,從而改變電流,使輸出頻率也按正弦規(guī)律變化。通過給激光器驅(qū)動加鋸齒波電壓,使其輸出波長在氣體吸收峰兩側(cè)掃描,利用鎖相放大器調(diào)制并解調(diào)出諧波信號,進(jìn)行氣體濃度的測量。
在進(jìn)行氣體檢測是,對吸收譜線的選取非常關(guān)鍵,應(yīng)考慮以下幾個方面:
1)氣體在選定的譜線處要有較強(qiáng)的吸收峰;
2)譜線波長對應(yīng)的激光器光源技術(shù)要相對成熟;
在選定的吸收譜線處沒有背景氣體吸收的干擾,或吸收相對較弱,可以忽略。
得到在1513.8nm附近有*吸收峰,且沒有其他氣體的干擾。實(shí)驗(yàn)中我們可以測試1513.8nm處的二次諧波幅值和1512nm處的二次諧波幅值作為對比。
1,如上圖所示:
1)LASER OUT連接光程池輸入端;
2)光程池輸出端經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換模塊接入PREAMP;
3)TRIG OUT接入示波器通道1;
4)DAC OUT 接入示波器通道2。
2,過程分析:
激光器發(fā)出的光經(jīng)過氣體吸收池,通過電壓轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)入PREAMP端前置放大電路,再經(jīng)過鎖相放大器調(diào)制解調(diào),通過DAC OUT 模擬輸出端到示波器通道2,顯示二次諧波的信號。整個過程中,我們通過調(diào)節(jié)軟件中的各項(xiàng)參數(shù),同時(shí)觀察輸出波形,使輸出波形*。
3,實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
1512nm二次諧波波形及調(diào)整參數(shù):
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