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可调谐半导体激光吸收光谱氧气检测系统的应用

更新更新时间:2024-03-25 点击次数:124

TDLAS原理对于氧气检测的介绍

激光气体检测原理:TDLAS, TDLAS是Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy的简称, 即:可调谐半导体激光吸收光谱

 

TDLAS技术采用的半导体激光光源的光谱,宽度远小于气体吸收谱线的展宽,得到单线吸收光谱,因此TDLAS技术是一种高分辨率吸收光谱技术。
在选择该吸收谱线时,应保证在所选吸收谱线频率附近约10倍谱线宽度范围内无测量环境中背景气体组分的吸收谱线,从而避免这些背景气体组分对被测气体的交叉吸收干扰,保证测量的准确性。

 

TDLAS氧气检测系统的结构与功能

 

TDLAS氧气检测系统的通常包括以下组件:

 

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1、激光:这是系统的核心部分,通常是一个可调谐二极管激光器。这个激光器发出特定波长的激光,用于与目标气体分子发生相互作用。
2、调制器:激光束通过调制器,该调制器通常以某种方式(如频率调制或幅度调制)改变激光的性质。这有助于从背景信号中提取出气体吸收的信息。
3、气体吸收池:这是一个包含待测气体的容器。激光束穿过这个容器,与目标气体分子相互作用。
4、光电探测器:激光束穿过气体样品室后,被光电探测器接收。这个探测器将光信号转换为电信号,以供后续处理。
5、前置放大器:信号处理器接收来自光电探测器的电信号,并对其进行放大6、6、锁相放大器这通常包括解调和滤波,以提取出与目标气体浓度相关的信息。
7、数据分析器:数据分析器接收来自信号处理器的处理后的信号,并根据TDLAS原理进行分析,以得到气体浓度等参数。

在实际应用中,TDLAS系统可能还包括其他组件,如光学元件(如透镜、反射镜等)、温度控制器(用于稳定激光器和探测器的温度)

 

TDLAS氧气检测应用领域


工业过程控制:在工业制造过程中,氧气浓度的精确控制对于生产效率和产品质量至关重要。TDLAS技术可以实时监测生产过程中氧气的浓度,帮助工程师调整工艺参数,优化生产流程,提高产品质量和生产效率。
环境监测:在大气环境监测中,氧气浓度的变化可以反映空气质量和生态系统的健康状况。TDLAS技术可以用于实时监测大气中氧气的浓度,帮助环保部门评估空气质量,预测气候变化,制定环境保护政策。
燃烧过程监测:在燃烧过程中,氧气的浓度对于燃烧效率和污染物排放有着重要影响。TDLAS技术可以实时监测燃烧过程中氧气的浓度,帮助工程师调整燃烧参数,提高燃烧效率,降低污染物排放。
医疗诊断:在医学领域,氧气浓度的监测对于患者的呼吸功能和生命健康具有重要意义。TDLAS技术可以用于实时监测患者的呼吸气体中氧气的浓度,帮助医生评估患者的呼吸功能,制定治疗方案。
航空航天:在航空航天领域,氧气浓度的监测对于飞行安全和人员生命健康至关重要。TDLAS技术可以用于监测飞机和航天器内部的氧气浓度,确保人员在需要时能够获得足够的氧气供应。

 

氧气检测选择合适的器件

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先锋科技长期以来一直专注于激光光谱学在中国市场的应用,经过二十多年的耕耘,我们可以为客户提供多款采用TDLAS技术进行氧气检测的产品

DISCRETE-MODE离散模式激光器

DM(Discrete-Mode)激光器是目前市面上TDLAS系统中最常见的激光器,它作为发射光源,具有优秀的单色性和窄线宽,以及出色的灵敏性和准确度。

和DFB分布反馈式单纵模半导体激光器类似,DM离散模半导体激光器都是在F-P法布里-波罗半导体激光器的基础上进行二次加工,从而实现单纵模输出。DM离散模半导体激光器性能更出色,更适合大批量工业生产。

 

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EBLANA的EP760 离散模式系列激光二极管的开发是为了满足气体传感市场对激光氧传感器的关键需求。

该激光器提供多种封装类型,包括带光学隔离的蝶形封装,为医疗、加工工业、燃烧和环境应用提供方便的集成功能

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产品特点及参数

 

适用于光纤耦合的边发射设计

 

可提供多个吸收带(760nm – 763nm)

 

窄线宽设计(2-3 MHz)

 

 

 

VCSEL (VERTICAL CAVITY)激光器

 

EP760VCSEL系列激光二极管的研制,是为了满足激光氧传感器气体传感市场的迫切需要。

该激光器具有多种包装类型,在医疗、工艺工业、燃烧和环境监测等领域具有可靠、高灵敏度的性能

 

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产品特点及参数

 

 

适用于低成本制造的垂直腔设计

 

低阈值和操作电流

 

宽调谐范围以上的单模

 

 

 

EBLANA激光器订购指南

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