?!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "//www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd"> 云南快乐十分走势图:激光气体分析仪在催化烟道气中的应用 - 工程应用 - 广东快乐十分走势图云南快乐十分走势广东快乐十分走势图云南快乐十分一定牛云南快乐十分单双
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云南快乐十分走势图: 激光气体分析仪在催化烟道气中的应用

2014/11/13 22:59:44  来源?/span>计测网通讯?/a> 

广东快乐十分走势图 www.4sny7.cn   ??/strong>:主要介绍了激光的产生、特点及应用技术,并且以催化烟道气体分析为应用实例,介绍了L G A - 4 0 0 0激光气体分析仪在工业生产过程中的应用及经济价值。并分析了激光气体分析仪在实际使用中需改进的问题?/p>

  0 ?言

  随着人类生存环境的恶化,环境污染对人类健康和安全的影响日益成为人们密切关注的问题,工业生产过程和环境监测自然成为当今技术的研究重点,特别是对环境气体的监测问题,环境气体的监测需要对目标气体具有高识别率、快速的响应时间、高灵敏度及非侵入检测。气体分子的光吸收谱就像人类的指纹,是气体种类识别和气体分子浓度测定的有效手段。激光气体传感技术在灵敏度、选择性、动态范围、信噪比和响应时间等方面比传统方法具有诸多的优点,因而当前人们对激光半导体光谱气体传感器具有极大的兴趣,特别是对在生产过程中的气体监测,长管线有毒气体检测和污染控制等方面投入了大量的研究。这一技术由于采用了窄线宽的光源,因而对目标气体种类的窄特征吸收线的探测成为可能,进而避免了由于别的种类气体引起的交叉灵敏度干扰?/p>

  1 激光的总述

  激?LASER)是上世纪60年代发明的一种光源,是一种崭新的光源,是由激光器产生的一种光?/p>

  LASER 是英文的“受激放射光放?rdquo;的首字母缩写。激光器有很多种,尺寸大至几个足球场,小至一粒稻谷或盐粒。气体激光器有氦-氖激光器和氩激光器,激光器有红宝石激光器。半导体激光器有激光二极管,像CD 机、DVD 机和CD-ROM 里的那些每一种激光器都有自己独特的产生激光的方法?/p>

  激光有很多特性,首先,激光是单色的,或者说是单频的有一些激光器可以同时产生不同频率的激光,但是这些激光是互相隔离的,使用时也是分开?其次,激光是相干光的特征,其所有的光波都是同步的,整束光就好像一?ldquo;波列”;再次,激光是高度集中的,也就是说它要走很长的一段距离才会出现分散或者收敛的现象,它的亮度最高,具有相当大的能量?/p>

  2 激光的特点

  2.1 激光的特点

  当原子内所有电子处于可能的最低能级时, 整个原子的能量最? 我们称原子处于基态当一个或多个电子处于较高的能级时,我们称原子处于受激状态。前面说?电子可通过吸收或释放在能级之间跃迁又可分为三种形式?/p>

  ⑴自发吸?mdash;电子通过吸收光子从低能级跃迁到高能级?/p>

  ⑵自发辐?mdash;电子自发地通过释放光子从高能级迁到较低能级?/p>

  ⑶受激辐射—光子射入物质诱发电子从高能级跃迁到低能级?/p>

  入射光子与释放的光子有相同的波长和相位,此波长对应于两个能级的能量差。一个光子诱发一个原子发射一个光子,最后就变成两个相同的光子。激光基本上就是由第三种跃迁机制所产生的?/p>

  2.2 红宝石激光的原理

  红宝石激光的原理如图1 所示。它由一支闪光灯,激光介质和两面反射镜组成,激光介质是红宝石晶体,当中有微量的铬原子。在开始时,闪光灯发出的入射光进入激光介质,使激光介质中的铬原子受到激发,最外层的电子跃迁到受激态,此时有些电子会通过释放光子,回到较低的能级而释放出的光子会被设于激光介质两端的镜子来回反射,诱发更多的电子进行受激辐射,使激光的强度增加,设在两端的其中一面镜子会把全部光子反射,另一面镜子则会把大部分光子反射,并让其余小部分光子穿过,而穿过镜子的光子就构成我们所见的激光?/p>

  3 激光的应用

  红外光谱技术的谱宽很宽,其中除了被测气体的吸收谱线外,还有很多其他背景气体的吸收谱线,存在气体交叉干扰,而半导体激光的谱宽小于0.0001nm,激光谱宽远小于被测气体单吸收谱线宽度,其频率调制扫描范围也仅包含被测气体单吸收谱线,因此避免了气体交叉干扰。所以半导体激光可以发射高精度的波长进行PPM 级范围的各种气体的测量。它是利用近红外区域窄吸收线的一种方法,气体分子在特定的波长处吸收能量,为样品提供了一个特定的痕量,这种方法具有很强的选择性,在数据吸收线的和没有吸收线的分开,通过调谐激光输出波长到要求的气体吸收线,精确测量对气体对入射光的吸收程度就可以测出气体的浓度?/p>

  目前应用的LGA-4000 激光气体分析仪是基于半导体激光吸收光?D L A S )气体分析测量技术的革新,能有效解决传统的气体分析技术中存在的诸多问题?/p>

  半导体激光吸收光?DLAS)技术利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理来测量气体浓度。由半导体激光器发射出特定波长的激光束(仅能被被测气体吸?,穿过被测气体时,激光强度的衰减与被测气体的浓度成一定的函数关系,因此,通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。半导体激光气体分析仪的系统组成如? 所示?/p>

  4 应用技?/strong>

  4.1 单线光谱技?/p>

  “单线光谱”测量技术利用激光的光谱比较窄、远小于被测气体的吸收谱线的特性,选择某一位于特定波长的吸收光谱线,使得在所选吸收谱线波长附近无测量环境中其它气体组分的吸收谱线,从而避免了这些背景气体组分对该被测气体的交叉吸收干涉?ldquo;单线光谱”测量原理图如? 所示?/p>

  4.2 激光频率扫描技?/p>

  LGA-4000 激光气体分析仪通过调制激光频率使之周期性地扫描过被测气体吸收谱线,激光频率的扫描范围被设置成大于被测气体吸收谱线的宽度,从而在一次频率扫描范围中包含有不被气体吸收谱线衰减的。图3 中的“?rdquo;区和被气体吸收谱线衰减的“?rdquo;区。从“?rdquo;区得到的测量信号可以获得粉尘和视窗的透光率T d ,从“?rdquo;区得到的测量信号可以获得粉尘和视窗以及被测气体的总透光率Tgd=Td*Tg。因此,激光现场在线气体分析系统通过在一个激光频率扫描周期内?ldquo;?rdquo;?ldquo;?rdquo;两区的同时测量可以准确获得被测气体的透光率Tg=Tgd/Td,从而自动修正粉尘和视窗污染产生的光强衰减对气体测量浓度的影响?/p>

  4.3 谱线展宽自动修正技?/p>

  在气体温度和压力发生变化时,被测气体谱线的展宽及高度会发生相应的变化,从而影响测量的准确性。通过输入4?0mA 方式的温度和压力信号,激光气体分析仪能自动修正温度和压力变化对气体浓度测量的影响,从而保证了测量数据的精确性?/p>

  5 LGA-4000激光气体分析仪的构成原理和应用[1]

  5.1 基本组成

  LGA-4000激光气体分析仪采用了集成化、模块化的设计方式,系统主要功能模块是由发射单元和接收单元构?见图4 )。发射单元驱动半导体激光器,将探测激光发射,并穿过被测环境,由接收单元进行光电转换,将传感信号送回发射单元,由发射单元的中央处理模块对光谱数据?.2发射单元LGA-4000激光气体分析仪的发射单元由人机界面、激光器驱动模块、中央处理模块、半导体激光器和精密光学元件等器件组成,主要实现半导体激光发射、光谱数据处理和人机交互等功能,其外形见? 。发射单元通过连接锁箍与连接单?或标定单?连接,连接单元仪表由吹扫接口、光路调整机构、维护切断阀门和安装法兰等组成。在对发射单元进行清洁或其他维护时,维护切断阀门可起到隔绝过程管道和操作环境,防止危险气体泄漏的作用?/p>

  5.3 接收单元

  LGA-4000 激光气体分析仪的接收单元由光电传感器、信号处理模块、电源模块和精密光学元件等部分组成,其外形见? 所示。接收单元的主要功能是接收传感信号,并将光谱吸收信号传输至发射单元进行处理。与发射单元相同,接收单元也是通过连接锁箍与连接单?或标定单?连接,连接单元仪表由吹扫接口、光路调整机构,维护切断阀门和安装法兰等组成?/p>

  5.4 正压控制模块

  由于LGA-4000 激光气体分析仪大量应用在一些存在爆炸可能的危险场合,需要对气体分析仪本身进行专门的防爆设计,以达到危险性环境的应用要求。因此,L G A -4000 激光气体分析仪有专门的防爆设计,其发射和接收单元采用正压防爆设?防爆等级:Expxmd IICT5),在箱体内部通入保护性气?氮气)达到正压防爆的作用。同时,防爆型的LGA-4000激光气体分析仪的接收单元上内嵌了正压控制模块,该模块采用隔爆设计,内置压力传感、信号处理、电源控制和信息显示等模块,可对发射和接收单元内部的正压防爆气体的压力情况进行实时检测和控制,确保LGA-4000激光气体分析仪在危险场合的安全使用?/p>

  5.5 吹扫单元

  在较为恶劣的现场测量的场合里,为了能够保证LGA-4000激光气体分析仪能够长期连续运行,LGA-4000激光气体分析仪需用吹扫气体对发射和接收单元上的光学视窗进行吹扫,避免测量环境中粉尘或其它污染物对视窗造成严重污染影响测量。LGA-4000 激光气体分析仪的吹扫单元由过滤器、减压阀和稳流装置等组成,可为LGA-4000 激光气体分析仪的吹扫气体和正压气体提供稳定流量的吹扫气源?/p>

  6 半导体激光气体分析仪的性能

  半导体激光气体分析仪与传统的红外气体分析仪有以下优点?/p>

  [1]采用“单线吸收光谱”技术,不受背景气体交叉干扰的影响。光学非接触测量

  [ 2 ],无需要放置一个采样探头到被测环境中去,在恶劣的环境也能正常精确的测量。实时测?/p>

  [ 3 ],响应时间非常快,仅取决与仪表的数据处理时间。自动修?/p>

  [ 4 ]粉尘及光学视窗污染干扰。无样气排放,对环境安全无污染,真正实现了H S E 管理体系追求的目标?/p>

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