一、原理
LasIR可調(diào)式二極管激光吸收（TDLAS）氣體分析系統(tǒng)采用近紅外可調(diào)式激光器（TDL）作為光源的光譜吸收氣體檢測系統(tǒng)。特定氣體只吸收特定波長的光譜，依據(jù)Beer-Lambert定律，吸收的強(qiáng)度與氣體濃度成正比，通過氣體吸收強(qiáng)度的檢測，計算出特定氣體的濃度：
I (v) =I0(v) exp[-s(v) φ（v）Pabs C L]
I (v) ：透射光的強(qiáng)度
I0(v) ：入射光的強(qiáng)度
s(v) ：吸收線強(qiáng)度
φ（v） ：氣體吸收的線型函數(shù)
Pabs ：氣體的壓力
C: 氣體濃度
L: 氣體的吸收光程
LasIR系統(tǒng)分析控制器內(nèi)置近紅外可調(diào)式激光器，激光器發(fā)射出的光束通過光纜傳送到光學(xué)發(fā)射端，經(jīng)過準(zhǔn)直后射出。射出光束穿過測量氣體空間，到達(dá)接收端。在接收端經(jīng)光電檢測器把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)同軸電纜傳回分析控制器。分析控制器進(jìn)行分析處理，計算出被測氣體濃度值。
二、系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢
TDLAS技術(shù)：TDLAS技術(shù)是一種高分辨率吸收光譜技術(shù)。與傳統(tǒng)紅外光譜技術(shù)不同，其采用的半導(dǎo)體激光光源的光譜寬度遠(yuǎn)小于特定氣體吸收譜線的寬度，避免了背景氣體間的交叉干擾。
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LasIR氣體分析系統(tǒng)可實現(xiàn)分析控制器和現(xiàn)場光學(xué)傳感系統(tǒng)分離布置安裝。分析控制器通過光纖/同軸信號線與現(xiàn)場光學(xué)傳感
終生無需校準(zhǔn)：LasIR分析控制器內(nèi)置特定氣體參比池，通過對參比池的實 時監(jiān)測，動態(tài)調(diào)節(jié)TDL的電流和溫度輸入，使得LasIR 系統(tǒng)總是“鎖住”特定氣體的吸收譜線，因此系統(tǒng)不存 在漂移問題，前期安裝調(diào)試完畢后，用戶無需對系統(tǒng)進(jìn)行定期的標(biāo)氣校準(zhǔn)，是真正的免維護(hù)系統(tǒng)。
不受粉塵與視窗污染影響：
LasIR氣體分析系統(tǒng)采用氣體直接吸收測量的方式。依據(jù)Beer-Lambert定律：
I (v) =I0(v) exp[-S(v) φ（v）Pabs C L]
C(濃度)= -ln I (v) /I0(v) /-S(v) φ（v）PabsC L
I (v)—透射光強(qiáng)
I0(v)——入射光強(qiáng)
因為激光傳輸光路中的粉塵或視窗污染造成的入射光與透射光的光強(qiáng)減弱是等比例的，因此通過我們的除法運(yùn)算以及光譜掃描技術(shù)*消除了粉塵和視窗污染的影響。
一機(jī)多點監(jiān)測：
由于系統(tǒng)采用光纖分布技術(shù)，可實現(xiàn)一臺分析控制器多同時監(jiān)測16個現(xiàn)場需監(jiān)測點。 不同與其他采樣分析系統(tǒng)電磁閥多路切換技術(shù)，LasIR系統(tǒng)是真正的同時現(xiàn)場多點監(jiān)測。
檢測范圍極寬：
LasIR氣體分析系統(tǒng)可以在ppb～%范圍內(nèi)進(jìn)行氣體檢測，其他氣體檢測系統(tǒng)無法與其比擬。真正適合于工 業(yè)流程氣體的監(jiān)測。
超遠(yuǎn)距離光程開放式：
開放式光學(xué)系統(tǒng)光程可達(dá)1000米，*實現(xiàn)環(huán)境空氣監(jiān)測中低檢測下限要求。
一套完整的HF氣體激光在線監(jiān)測系統(tǒng)包括：
- 分析控制器
- 現(xiàn)場光學(xué)傳感單元
- 傳輸光纜和同軸信號線及附件
- 可選外部電腦（含軟件）
- LasIR分析控制器
LasIR系列分析控制器是整個HF氣體激光在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心單元，依據(jù)不同的實際需要，LasIR分析控制器有單通道和多通道的配置可供選擇，內(nèi)置功率強(qiáng)大的激光器和標(biāo)準(zhǔn)氣體參比池以及自設(shè)定多光路系統(tǒng)，從而保證了各種環(huán)境條件下被檢測氣體的吸收峰鎖定和在16個通道范圍內(nèi)激光光源的高質(zhì)量輸出。本版主要針對電解鋁行業(yè)主要污染物氣體HF的在線監(jiān)測應(yīng)用作出介紹說明。
主要技術(shù)參數(shù)
名稱 | 參數(shù) |
尺寸（L×W×H） | 2~16通道：483×280×153mm |
重量（大約） | 2~16通道：5kg |
電源 | 100~240VAC@50~60Hz,工作電壓：12VDC，標(biāo)配12VDC轉(zhuǎn)換器 |
激光器 | 近紅外二極管激光器 |
環(huán)境要求 | -10oC~+50oC，800~1200mbar，0~95%RH |
檢測范圍 | 動態(tài)5級（從ppb到%）,用戶自行設(shè)定 |
HF氣體 檢測靈敏度 (檢測下限) | 0.03ppm/每米光程 對于典型的10米直徑煙囪安裝：3ppb 對于典型的150米電解車間內(nèi)屋頂開放長光程安裝：0.1ppb |
響應(yīng)時間 | 1秒 |
校正 | 廠家設(shè)定，用戶無需校正 |
數(shù)據(jù)存儲 | 內(nèi)置2GB閃存，外部通過網(wǎng)口或RS232連接外部電腦存儲 |
輸出接口 | RS232,以太網(wǎng)網(wǎng)口，4~20mA，狀態(tài)繼電器 |
操作軟件 | LasIRView |
- 現(xiàn)場光學(xué)傳感單元（發(fā)射端/接收端）
依據(jù)不同的監(jiān)測點位和實際情況來決定選用不同型式的現(xiàn)場光學(xué)傳感單元配置。電解鋁廠監(jiān)測HF氣體依據(jù)實際需要主要有4個點位，分別如下：
- 煙囪排放HF監(jiān)測（煙道式光學(xué)傳感單元）
根據(jù)實際應(yīng)用經(jīng)驗，我們*煙囪/煙道使用對射式，鋁電解車間內(nèi)屋頂/廠界使用反射式。
1. 煙囪/煙道 對射式（SPSO型）
煙囪/煙道 對射式光學(xué)傳感單元主要參數(shù)：
名稱 | 參數(shù)及備注 |
尺寸（H×W×D） | 330×280 ×260 mm（高×寬×深） |
NEMA防護(hù)箱材料 | 工程塑料（ABS,重量輕，防腐蝕） |
重量（大約） | 發(fā)射/接收：4kg |
窗口材料 | 耐HF腐蝕的鍍膜PLOYCARB |
窗口直徑 | 50mm |
環(huán)境條件 | -40~65oC，5~95%RH,25~2000mbar |
防護(hù)等級 | IP65 |
安裝要求 | DN100法蘭 |
監(jiān)測光程 | 可達(dá)25m |
吹掃風(fēng)連接及要求 | 1/4''卡套連接，50psi@15L/min（依賴于工況） |
發(fā)射端 | 光纖接入、準(zhǔn)直 |
接收端 | 光電轉(zhuǎn)換 |
PDA | 光電接測器放大器 |
PDA電源適配器 | 輸入：AC100~240V,50~60Hz,輸出：DC12V |
光纜（單模，FC/APC接頭） | 依據(jù)實際情況確定長度 |
同軸電纜(RG58，BNC/SMA接頭) | 依據(jù)實際情況確定長度 |
- 傳輸光纜和同軸信號線
1. 傳輸光纜
傳輸光纜要求：鎧裝，每個通道低要求雙芯光纜（一條使用，另一條備用），單模，AC/APC光纖頭。
2. 同軸信號線
同軸信號線：RG58，BNC/SMA接頭。
3. 傳輸光纜和同軸信號線布線
現(xiàn)場光學(xué)傳感單元與*分析控制器之間的布線（光纜和同軸信號線）一般通過使用穿管或橋架的方式來鋪設(shè)。
穿管：穿線管內(nèi)徑≥50mm, 材質(zhì)為金屬。
橋架，線槽寬≥50mm，材質(zhì)為金屬。
