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激光氣體分析儀測量原理

來源:唐山冠亞工控設備有限公司   2021年11月16日 11:56  









半導體激光光譜吸收技術(diodelaser absorptionspectroscopy,DLAS)*早于20世紀70年代提出。初期的DLAS技術只是一種實驗室研究用技術,隨著半導體激光技術在20世紀80年代的迅速發展,DLAS技術開始被推廣應用于大氣研究、環境監測、醫療診斷和航空航天等領域。特別是20世紀90年代以來,基于DLAS技術的現場在線分析儀表已逐漸發展成為熟,與非色散紅外、電化學、色譜等傳統工業過程分析儀表相比,具有可以實現現場原位測量、無需采樣和預處理系統、測量準確、響應迅速、維護工作量小等顯著優勢,在工業過程分析和污染源監測領域發揮著越來越重要的作用。
1.朗伯-比爾定律
DLAS技術本質上是一種光譜吸收技術,通過分析激光被氣體的選擇性吸收來獲得氣體的濃度。它與傳統紅外光譜吸收技術的不同之處在于,半導體激光光譜寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬。因此,DLAS技術是一種高分辨率的光譜吸收技術,半導體激光穿過被測氣體的光強衰減可用朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律表述
式中,IV,0 和IV分別表示頻率V的激光入射時和經過壓力P,濃度X和光程L的氣體后的光強;S(T)表示氣體吸收譜線的強度;線性函數g(v-v0)表征該吸收譜線的形狀。通常情況下氣體的吸收較小,可用式(4-2)來近似表達氣體的吸收。這些關系式表明氣體濃度越高,對光的衰減也越大。因此,可通過測量氣體對激光的衰減來測量氣體的濃度。

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