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一，原理描述：

TDLAS（Tunable  Diode  Laser  Absorption   Spectroscopy ）它是利用激光器波長調制通過被測氣體的特征吸收區，在二極管激光器與長光程吸收池相結合的基礎上，發展起來的新的氣體檢測方法。

TDLAS技術采用的半導體激光光源的光譜，寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬，得到單線吸收光譜，因此TDLAS技術是一種高分辨率吸收光譜技術。

乙炔：C2H2，俗稱風煤或電石氣，是炔烴化合物中體積zui小的一員，主要作工業用途，特別是燒焊金屬方面。乙炔在室溫下是一種無色、極易燃的氣體。純乙炔是無臭的，但工業用乙炔由于含有硫化氫、磷化氫等雜質，而有一股大蒜的氣味。

二，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

三,實驗儀器：

1,1520nm激光器

特點：波長穩定性好，窄線寬，單縱?？烧{諧，14引腳封裝

光譜圖

功率曲線圖

2，TDLADS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。

3，40米長光程氣體吸收池

筱曉光子的40米長光程氣體吸收池采用全光纖結構設計。光纖輸入和光纖輸出單元用于各種氣體的光譜分析和檢測。氣體吸收池的光學結構采用自主Zhuan利設計，具有優異的光學穩定性、輔助性和高穩定性的光學封裝結構，主要由氣體腔、反射鏡、標準光纖連接器、氣體進出口、防震座等組成。獨te的懸浮光路設計，具有優異的振動和溫度穩定性，能在多種復雜環境中穩定工作，非常適合各種氣體的在線實時檢測。系統噪聲低，可用于痕量氣體分析。

4，探測器

銦鎵砷探測器，帶放大，可調增益，900 - 1700 nm，帶寬13 MHz

四,實驗測試：

操作步驟：

1，TDLAS控制盒連接電源，USB線

2，40米長光程氣體吸收池的一端光纖連接激光器的輸出端，另一端光纖連接探測器的輸入接口

3，用一根BNC轉BNC線連接探測器和TDLAS控制盒的PERAMP 前置放大端

4，用一根BNC轉BNC線連接TDLAS控制盒的TRIG OUT和示波器的通道1作為觸發

5，用一根BNC轉BNC線連接TDLAS控制盒的DAC OUT和示波器的通道2作為輸出

6，打開激光器，打開探測器開關

7，向氣室中通入適量2ppm的C2H2，調節軟件參數，在示波器上觀察二次諧波信號幅值信息

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zui優。

五,測試結果：

1，二次諧波波形及調制參數如下：

                           二次諧波

                                調制參數

2，驗證分析：

通過查詢Hitran數據庫得到在波數為6568cm-1-6588cm-1范圍的吸收譜線如下：

我們通過對比二次諧波幅值信息和數據庫，發現和數據庫相符合，由此驗證是C2H2氣體。

實驗結論：

通過測試，我們發現C2H2濃度為2ppm時，二次諧波幅值可達512mV ,由此可以說明我們的TDLAS分析系統，測試精度高，可達ppb量級。

產品型號：TDLAS-1520-C₂H₂-NIR 

產品名稱：近紅外TDLAS C₂H₂ ppb級濃度分析系統

產品清單：