理論基礎：

1、比爾-朗伯定律

一束激光穿過濃度為C的被測氣體時，當激光器的波長和被測氣體某個吸收譜線中心頻率相同時，氣體分子會吸收光子而躍遷到高能級，表現為氣體吸收波段激光光強的衰減

2、波長調制光譜技術

A) 激光器的調諧特性

DFB激光器 由于具有良好的單色性，窄線寬特性和頻率調諧特性，DFB激光器能夠很好的避免其他背景氣體的交叉干擾，使檢測系統具有較好的測量精度，因此被廣泛的用于氣體檢測

B) 諧波檢測理論

通過對激光器的驅動電壓加高頻正弦電壓信號，從而改變電流，使輸出頻率也按正弦規律變化。通過給激光器驅動加鋸齒波電壓，使其輸出波長在氣體吸收峰兩側掃描，利用鎖相放大器調制并解調出諧波信號，進行氣體濃度的測量。

3、吸收譜線選取的原則

在進行氣體檢測時，對吸收譜線的選取非常關鍵，應考慮以下幾個方面

（1）氣體在選定的譜線處要有較強的吸收峰，

（2）譜線波長對應的激光器光源技術要相對成熟

（3）在選定的吸收譜線處沒有背景氣體吸收的干擾，或吸收相對較弱，可以忽略

實驗儀器

1、1653.74nm激光器

特點：波長穩定性好，窄線寬，單縱模可調諧，14引腳封裝

光譜圖

調諧曲線

2、TDLAS激光氣體檢測綜合控制盒

本產品是一款用于可調諧半導體激光吸收譜技術（可調諧半導體激光吸收譜技術（TDLAS））的控制模塊。主要功能包括：產生正弦波與三角波疊加的數字激光驅動、可調增益、可調增益放大器、1f/2f 數字鎖相放大器、模擬輸出溫控單元。運行參數及波形均可由電腦端控制和讀取。

3、10米光程超小氣體吸收池

10 米光進電出氣體吸收池應用于多種氣體光譜分析檢測。氣室的光路結構使用自主設計、具有優良光學穩定性的扁波氣室（SlimBoss Gas Cell），輔助與高穩定性的光學封裝結構，主要由氣室腔體、反射鏡、標準光纖接頭、氣體進出口以及防震底座等組成。*的懸浮光路設計，具有優異的震動和溫度穩定性，可以在各種復雜的環境中穩定工作，非常適合各種氣體在線實時檢測。具備低系統噪聲，可應用于痕量氣體分析。

實驗測試：

操作步驟：

1、 TDLAS激光氣體分析綜合控制盒連接電源和usb線

2、 10米光程超小氣體吸收池的光纖輸入端連接控制盒的LASER OUT激光輸出端，另一端連接探測器的輸入端

3、 用一根SMA-BNC線連接探測器和TDLAS激光氣體分析綜合控制盒的PREAMP前置放大端

4、 用一根BNC-BNC線連接示波器和TDLAS激光氣體分析綜合控制盒的DACOUT模擬輸出端

5、 用一根BNC-BNC線連接示波器和TDLAS激光氣體分析綜合控制盒的TRIG OUT觸發端

6、 打開激光器，連接探測器電源

7、 向氣室中通入10ppm的CH4，調節軟件參數，在示波器上觀察二次諧波信號波形、幅值等信息

過程分析：利用電腦端的控制軟件調節電流和溫度的大小對波長進行調諧，使激光器實現一定波長范圍的掃描，使輸出波長覆蓋氣體的吸收峰，鎖相放大器提供高頻正弦調制信號，使激光器輸出頻率得到正弦調制，激光器發出的光經過氣體吸收池，通過探測器進入PREAMP端前置放大電路，再經過鎖相放大器調制解調，通過DAC OUT 模擬輸出端到示波器通道2，顯示二次諧波的信號。整個過程中，我們通過調節軟件中的各項參數，同時觀察輸出波形，使輸出波形*。

測試結果

1、二次諧波波形及調制參數如下：

二次諧波

軟件調制參數

2、驗證分析：

通過查詢Hitran數據庫得到在波數為6046cm-1到6048cm-1范圍內的吸收譜線如下：

吸收峰波長約為1653.73nm，通過對比二次諧波幅值信息，與數據庫相符合，由此驗證是CH4氣體。

3、實驗結論：

通過測試，我們發現CH4濃度為10ppm時，二次諧波幅值可達300mV，由此可以說明我們的TDLAS分析系統，測試精度*，可達ppb量級。

訂購信息

產品型號：TDLAS-1653.7-CH4

產品名稱：近紅外TDLAS CH4 ppb級濃度分析系統

產品清單：