TDLAS半导体激光光源测氨气浓度(NH3) - 筱晓光子试验小分享①
TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy ）
它是利用激光器波长调制通过被测气体的特征吸收区，在二极管激光器与长光程吸收池相结合的基础上，发展起来的新的气体检测方法。
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。
一、氨气
NH3，是一种易具有刺激性气味，无色有毒，比空气轻，弱碱性，沸点较低，极易溶于水，易液化的气体。在高温时会分解成氮气和氢气，有还原作用。可由氮和氢直接合成而制得。在工业中常被用来制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等。
二、理论基础
1，比尔-朗伯定律
一束激光穿过浓度为C的被测气体时，当激光器的波长和被测气体某个吸收谱线中心频率相同时，气体分子会吸收光子而跃迁到高能级，表现为气体吸收波段激光光强的衰减。
2，波长调制光谱技术
A)激光器的调谐特性
DFB激光器——由于具有良好的单色性，窄线宽特性和频率调谐特性，DFB激光器能够很好的避免其他背景气体的交叉干扰，使检测系统具有较好的测量精度，因此被广泛的用于气体检测。
B）谐波检测理论
通过对激光器的驱动电压加高频正弦电压信号，从而改变电流，使输出频率也按正弦规律变化。通过给激光器驱动加锯齿波电压，使其输出波长在气体吸收峰两侧扫描，利用锁相放大器调制并解调出谐波信号，进行气体浓度的测量。
3，吸收谱线选取的原则
在进行气体检测是，对吸收谱线的选取非常关键，应考虑以下几个方面：
1）气体在选定的谱线处要有较强的吸收峰；
2）谱线波长对应的激光器光源技术要相对成熟；
在选定的吸收谱线处没有背景气体吸收的干扰，或吸收相对较弱，可以忽略。
三、实验仪器
1，1512 DFB激光器
特点：波长稳定性好，窄线宽，单纵模可调谐，14引脚封装。
光谱图
调谐曲线
2，TDLADS激光 的气体检测综合控制盒
本产品是一款用于可调谐半导体激光吸收谱技术（可调谐半导体激光吸收谱技术（TDLAS））的控制模块。主要功能包括：产生正弦波与三角叠加的数字激光驱动、可调增益、可调增益放大器、1f/2f 数字锁相放大器、模拟输出温控单元、数字锁相放大器、模拟输出温控单元、数字锁相放大器、模拟输出温控单元 。运行参数及波形均可由电脑端控制和读取。
3，长光程吸收池（20m）
4，示波器
5，电压转换模块
四，吸收波长选取
根据1512nmDFB 调谐范围，我们可以通过查询Hitran数据库。
得到在1513.8nm附近有zui强吸收峰，且没有其他气体的干扰。实验中我们可以测试1513.8nm处的二次谐波幅值和1512nm处的二次谐波幅值作为对比。
五，实验测试过程及结果
1，如上图所示：
1）LASER OUT连接光程池输入端；
2）光程池输出端经过电压转换模块接入PREAMP；
3）TRIG OUT接入示波器通道1；
4）DAC OUT 接入示波器通道2。
2，过程分析：
激光器发出的光经过气体吸收池，通过电压转换模块进入PREAMP端前置放大电路，再经过锁相放大器调制解调，通过DAC OUT 模拟输出端到示波器通道2，显示二次谐波的信号。整个过程中，我们通过调节软件中的各项参数，同时观察输出波形，使输出波形zui优。
3，实验结果：
1512nm二次谐波波形及调整参数：
结论：
由此我们看出，吸收峰值越高，二次谐波幅值越大，因此探测浓度的下限越低，探测精度越高。
全部评论(0条)
推荐阅读
-
- TDLAS半导体激光光源测氨气浓度(NH3) - 筱晓光子试验小分享①
- DFB激光器——由于具有良好的单色性，窄线宽特性和频率调谐特性，DFB激光器能够很好的避免其他背景气体的交叉干扰，使检测系统具有较好的测量精度，因此被广泛的用于气体检测。
-
- 高速TDLAS汽车尾气浓度检测系统 - 筱晓光子实验分析⑧
- 设计一套汽车尾气浓度检测系统，需要确保测量过程中的高灵敏性、实时性以及高集成性。
-
- TDLAS之气体吸收谱线解析——筱晓光子小科普③
- TDLAS即可调谐半导体激光器吸收光谱技术。
-
- 蝶形封装半导体激光驱动器 - 筱晓光子产品介绍①
- 这款激光驱动器基于先进微处理器的控制系统，结合高精度的ATC和ACC(APC)控制电路实现了激光器高稳定地输出，同时保证了光源在操控上的快捷和直观。
-
- 9.68um量子级联激光器TDLAS测水分子系统 - 筱晓光子实验分析①
- 量子级联激光器(quantum cascade lasers, QCLs)是基于电子在半导体量子阱中导带子带间跃迁和声子辅助共振隧穿原理的新型单极半导体器件。
-
- ASE光源——筱晓光子产品介绍
- ASE光源的光源主体部分是由高性能的泵浦激光器组成，泵浦激光器具有增益介质掺饵光纤的功能，电路则主要有ATC以及APC这两种电路构成
-
- TDLAS半导体激光器的可调谐系数的对比试验 - 筱晓光子精品速递⑪
- DFB-LD主要用作大容量远距离光通信的光信号，以及光纤传感、三维传感、气体传感、呼吸和血管监测等疾病诊断的广泛新应用。在气体传感领域，它被用作检测工厂管道周围甲烷气体泄漏的气体传感器的光源。
-
- 微纳光纤制作-筱晓光子实验小分享④
- 光源为微纳光纤制作过程中提供稳定的光功率，拉锥机功率计通过显示器监控微纳光纤拉制过程中的功率衰减与模式耦合。
-
- 紫外激光数字相机 - 筱晓光子产品介绍⑩
- Caml-适配器使用时轻松且经济地调整相机在UV处使用，对于紫外激光的研究有重要的意义。
-
- 近红外超连续谱光源 - 筱晓光子精品速递⑬
- 通过实验，我们获得了覆盖O+C+L波段的近红外的超连续谱，从光谱图中，我们可以看到，光谱宽度约为450nm。
-
- NEL分布反馈式DFB激光器测试-筱晓光子实验小分享③
- 日本NTT Electronics公司 NEL激光器是基于半导体的DFB激光器，共有NLK和KELD两个系列。
-
- 7.4um中红外量子级联激光器测甲烷浓度——筱晓光子小科普②
- 波长调制技术的关键是激光器的调谐波段的确定以及波长调谐特性，激光器的特性直接可以决定检测气体的种类以及检测系统的精度和应用领域。
-
- 筱晓小课堂 | 半导体激光二极管出厂前的详细步骤（上篇）
- 本周开始详细介绍筱晓光子半导体激光器测试项目，本篇着重于激光功率-电流-电压曲线测试（PIV）测试、激光功率稳定性测试、激光光谱图测试、（DFB）温度-电流-波长调谐曲线测试。
-
- 筱晓小课堂 | 半导体激光二极管出厂前的8个测试步骤
- 测试流程主要分为八个项目，从输出光的功率、波长、光束质量、偏振等方面对激光器的性能做了一次全面的“体检”，每项测试大约需要使用一到三种测试仪器。
-
- 筱晓小课堂 | 激光调制技术介绍
- 激光是一种频率更高的电磁波，它具有很好相干性，所以可以像无线电（收音机、电视等）一样作为传递信息的载波。
-
- 半导体可饱和吸收反射镜(SESAM) - 筱晓光子产品介绍⑭
- 超快脉冲光纤激光器最直接的应用就是作为超快光源，形成多种时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术，作为飞秒固体激光放大器的种子光源，可用于光纤型光参量振荡器与放大器系统
-
- 中红外量子级联激光器波长测试实验-筱晓光子实验小分享②
- 量子级联激光器(Quantum Cascade Laser) 是一种能够发射光谱在中红外和远红外频段激光的半导体激光器。
-
- 筱晓光子——助力碳中和，筱晓光子致力于温室气体高精度监控
- 诚挚邀请您莅临激光技术及智能制造展10号馆10D140展位参观、交流及业务洽谈。
-
- 筱晓光子——祝您龙年大吉！
- 筱晓光子——祝您龙年大吉！
-
- 筱晓光子小科普①——中红外量子级联激光器
- 量子级联激光器的工作原理与通常的半导体激光器截然不同，它打破了传统p-n结型半导体激光器的电子-空穴复合受激辐射机制，其发光波长由半导体能隙来决定。
①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布，观点仅代表作者本人，不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们立即通知作者，并马上删除。
②凡本网注明"来源：仪器网"的所有作品，版权均属于仪器网，转载时须经本网同意，并请注明仪器网(www.yiqi.com)。
③本网转载并注明来源的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品来源，并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱：hezou_yiqi
pddd852fr
沪公网安备 31011502008050号
参与评论
登录后参与评论