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什么是調(diào)制光譜檢測(cè)技術(shù)

來源:北京方石亞盛科技發(fā)展有限公司   2024年07月11日 11:13  
調(diào)制光譜檢測(cè)技術(shù)是一種被廣泛應(yīng)用的可以獲得較高檢測(cè)靈敏度的TDLAS技術(shù)。它通過快速調(diào)制激光頻率使其掃過被測(cè)氣體吸收譜線的定頻率范圍,然后采用相敏檢測(cè)技術(shù)測(cè)量被氣體吸收后透射譜線中的諧波分量來分析氣體的吸收情況。
調(diào)制類方案有外調(diào)制和內(nèi)調(diào)制兩種,外調(diào)制方案通過在半導(dǎo)體激光器外使用電光調(diào)制器等來實(shí)現(xiàn)激光頻率的調(diào)制,內(nèi)調(diào)制方案則通過直接改變半導(dǎo)體激光器的注入工作電流來實(shí)現(xiàn)激光頻率的調(diào)制。由于使用的方便性,內(nèi)調(diào)制方案得到更為廣泛的應(yīng)用,下面簡(jiǎn)單描述其測(cè)量原理。
在激光頻率掃描過氣體吸收譜線的同時(shí),以一較高頻率正弦調(diào)制激光工作電流來調(diào)制激光頻率,瞬時(shí)激光頻率可表示為式中,(t)表示激光頻率的低頻掃描;a是正弦調(diào)制產(chǎn)生的頻率變化幅度;w為正弦調(diào)制頻率。透射光強(qiáng)可以被表達(dá)為下述Fourier級(jí)數(shù)的形式。
諧波分量可以使用相敏探測(cè)器(PSD)來檢測(cè)。調(diào)制光譜技術(shù)通過高頻調(diào)制來顯著降低激光光器噪聲(1/f噪聲)對(duì)測(cè)量的影響,同時(shí)可以通過給PSD設(shè)置較大的時(shí)間常數(shù)來獲得很窄帶寬的帶通濾波器,從而有效壓縮噪聲帶寬。因此,調(diào)制光譜技術(shù)可以獲得較好的檢測(cè)靈敏度。
激光氧分析儀基于(TDLAS)可調(diào)諧激光光譜技術(shù),其原理是激光束吸收目標(biāo)氣體,當(dāng)激光的波長(zhǎng)與被測(cè)氣體分子的波長(zhǎng)一致時(shí),激光束的能量會(huì)被吸收,利用探測(cè)器得到經(jīng)被測(cè)氣體吸收后的激光強(qiáng)度,得到氣體吸收光譜,通過對(duì)光譜的分析可以得到被測(cè)氣體濃度,激光光譜不受背景氣體中酸性和堿性氣體影響,測(cè)量光腔室的耐腐性的特點(diǎn),很多復(fù)雜環(huán)境測(cè)量氧含量測(cè)量提供低成本設(shè)備。

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