TDLAS半導體激光光源測氨氣濃度(NH3) - 筱曉光子試驗小分享①

更新時間：2021-11-26

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TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy ）

它是利用激光器波長調制通過被測氣體的特征吸收區，在二極管激光器與長光程吸收池相結合的基礎上，發展起來的新的氣體檢測方法。

TDLAS技術采用的半導體激光光源的光譜，寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬，得到單線吸收光譜，因此TDLAS技術是一種高分辨率吸收光譜技術。

一、氨氣

NH3，是一種易具有刺激性氣味，無色有毒，比空氣輕，弱堿性，沸點較低，極易溶于水，易液化的氣體。在高溫時會分解成氮氣和氫氣，有還原作用。可由氮和氫直接合成而制得。在工業中常被用來制液氮、銨鹽、氨水、硝酸和胺類等。

二、理論基礎

1，比爾-朗伯定律

一束激光穿過濃度為C的被測氣體時，當激光器的波長和被測氣體某個吸收譜線中心頻率相同時，氣體分子會吸收光子而躍遷到高能級，表現為氣體吸收波段激光光強的衰減。

2，波長調制光譜技術

A)激光器的調諧特性

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律變化。通過給激光器驅動加鋸齒波電壓，使其輸出波長在氣體吸收峰兩側掃描，利用鎖相放大器調制并解調出諧波信號，進行氣體濃度的測量。

3，吸收譜線選取的原則

在進行氣體檢測是，對吸收譜線的選取非常關鍵，應考慮以下幾個方面：

1）氣體在選定的譜線處要有較強的吸收峰；

2）譜線波長對應的激光器光源技術要相對成熟；

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。

三、實驗儀器

1，1512 DFB激光器

特點：波長穩定性好，窄線寬，單縱模可調諧，14引腳封裝。

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光譜圖

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調諧曲線

2，TDLADS激光氣體檢測綜合控制盒

本產品是一款用于可調諧半導體激光吸收譜技術（可調諧半導體激光吸收譜技術（TDLAS））的控制模塊。主要功能包括：產生正弦波與三角疊加的數字激光驅動、可調增益、可調增益放大器、1f/2f 數字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元、數字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元、數字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元。運行參數及波形均可由電腦端控制和讀取。

3，長光程吸收池（20m）

4，示波器

5，電壓轉換模塊

四，吸收波長選取

根據1512nmDFB 調諧范圍，我們可以通過查詢Hitran數據庫。