[實(shí)用新型]一種基于TDLAS技術(shù)的原位式激光氣體分析儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720427942.7
• 申請日: 2017-04-22
• 公開（公告）號: CN206710305U
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉立富;溫作樂;張涵;蔣嗣航;于志偉
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州春來科技有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于激光光譜吸收技術(shù)檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于TDLAS的原位式激光氣體分析儀。

背景技術(shù)

基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜（TDLAS）技術(shù)的激光氣體分析儀，采用垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）或分布式反饋激光器（DFB）作為可調(diào)諧激光光源，通過三角波或鋸齒波掃描被測氣體的吸收譜線。通過獲取待測氣體特征吸收的光譜譜線信息，從而進(jìn)行的定量分析。

激光氣體分析儀可以采用無須采樣預(yù)處理的原位測量方式，對樣氣組分中被測氣體含量進(jìn)行快速、準(zhǔn)確和可靠的測量。但是隨著長時(shí)間的使用，激光氣體分析儀由于激光器、光電檢測器或者電路等方面的原因，會出現(xiàn)漂移從而導(dǎo)致測量偏差過大。此時(shí)，需要對激光氣體分析儀進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和量程校準(zhǔn)。目前的原位式激光氣體分析儀校準(zhǔn)方式采用離線校準(zhǔn)方式，即：將激光氣體分析儀的接收單元和發(fā)射單元從煙囪管道兩側(cè)拆卸下來，在拆卸兩端的同時(shí)還要拆卸吹掃管路、電源線纜和信號線纜，再安裝在校準(zhǔn)氣體室上進(jìn)行離線通氣校準(zhǔn)（如圖3所示）。離線校準(zhǔn)完成后，再將接收單元和發(fā)射單元安裝回?zé)焽韫艿郎希撔?zhǔn)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，校準(zhǔn)過程較繁瑣、效率低下。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，提供了一種無需將接收單元和發(fā)射單元從法蘭上拆卸再安裝在校準(zhǔn)氣體室即可進(jìn)行在線標(biāo)定，且結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、操作方便和標(biāo)定精度高的一種原位式激光氣體分析儀。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：一種基于TDLAS技術(shù)的原位式激光氣體分析儀，包括：發(fā)射單元、參比單元、接收單元、隔爆接線盒、發(fā)射單元連接模塊、接收單元連接模塊和吹掃單元，所述發(fā)射單元內(nèi)含有激光器模塊、激光器驅(qū)動電路板及激光器溫度控制板、透鏡和保護(hù)窗片；所述參比單元含有反射鏡、參比測量池和光電檢測器以及信號處理電路板；所述接收單元含有光電二極管、透鏡以及信號處理電路板；所述隔爆接線盒含有I/O接口；所述發(fā)射單元連接模塊和接收單元連接模塊分別含有焊接法蘭、根部閥和儀器法蘭。

優(yōu)選地，所述發(fā)射單元內(nèi)含激光器數(shù)量為一支，采用VCSEL激光器或者DFB激光器，將頻率發(fā)生電路產(chǎn)生的三角波信號和正弦波信號疊加在激光器驅(qū)動電流上，對半導(dǎo)體激光器輸出波長進(jìn)行掃描和調(diào)制。

優(yōu)選地，所述參比單元內(nèi)含光電檢測器一支，通過將準(zhǔn)直激光分成兩路，一路用于測量，另一路用于參比校準(zhǔn)。

優(yōu)選地，所述接收單元內(nèi)含光電檢測器一支，將接收的調(diào)制光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將輸出電信號通過鎖相放大器的同步檢波得到二次諧波信號，再將二次諧波信息轉(zhuǎn)化為濃度信息。

優(yōu)選地，：所述隔爆接線盒內(nèi)含有輸入輸出信號接口，方便用戶接入電源信號以及對外接出4~20mA 輸出信號、4~20mA輸入信號和開關(guān)量輸出信號。

優(yōu)選地，所述接收單元通過接收單元連接模塊安裝在煙囪管道一側(cè)，所述發(fā)射單元通過發(fā)射單元連接模塊安裝在煙囪管道另一側(cè)，且發(fā)射單元連接模塊和接收單元連接模塊上均具有光路調(diào)節(jié)螺栓，能夠?qū)饴愤M(jìn)行調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，所述吹掃單元內(nèi)含有過濾器、減壓閥和穩(wěn)流裝置，對吹掃氣體壓力和流量進(jìn)行控制，保證激光氣體分析儀窗片不受污染。

優(yōu)選地，所述吹掃單元外還設(shè)有防雨外殼。

本實(shí)用新型可以將調(diào)制的激光通過準(zhǔn)直透鏡后被分成兩路，一路用于氣體測量，一路用于參比校準(zhǔn)。通過參比氣室與校準(zhǔn)氣室之間氣體特征譜線之間的吸收關(guān)系，從而完成在線標(biāo)定。

本實(shí)用新型使用一支激光器和兩支光電檢測器，所述激光器采用垂直腔面發(fā)射激光器或者分布式反饋激光器。

激光器溫控部分含有熱敏電阻和半導(dǎo)體TEC制冷器，熱敏電阻作為激光器工作溫度的感應(yīng)元件，反饋激光器工作溫度狀態(tài)，半導(dǎo)體TEC制冷器根據(jù)熱敏電阻反饋的溫度對激光器進(jìn)行加熱或者制冷。從而使激光器工作在一定溫度范圍內(nèi)，保證控溫精度。兩支光電檢測器分別安裝在參比氣室和接收單元中，對接收到的調(diào)制光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

其中，激光器發(fā)出的激光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡后被分成兩路，一路按照原路準(zhǔn)直射入接收端，另一路被反射進(jìn)入?yún)⒈葰馐抑小?/p>

本實(shí)用新型無需將接收單元和發(fā)射單元從法蘭上拆卸再安裝在校準(zhǔn)氣體室即可進(jìn)行在線標(biāo)定，且結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、操作方便，解決了目前原位式激光氣體分析儀離線校準(zhǔn)的繁瑣，提高了校準(zhǔn)效率，標(biāo)定結(jié)果準(zhǔn)確性好。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型現(xiàn)場測量示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中在線標(biāo)定參比單元光路示意圖；

圖3為原位式激光氣體分析儀的離線通氣校準(zhǔn)示意圖；