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激光甲烷(CH₄)气体分析系统

激光甲烷(CH₄)气体分析仪系统(以下简称装置),为监测合成气、天然气等工况中甲烷含量而设计的在线分析仪器,分析仪采用 TDLAS 技术(可调谐半导体激光光谱吸收技术),为目前先进的气体测量方法之一,该仪表具有灵敏度高、响应速度快、不受背景气体干扰、非接触式测量等特点,为实时准确地反映各种气体变化提供了可靠的参考数据。

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激光甲烷分析仪属性图

产品名称:激光甲烷(CH₄)气体分析系统

产品型号:SD-5000EX


一、产品简介

1、激光甲烷(CH₄)气体分析系统(以下简称装置),为监测合成气、天然气等工况中甲烷含量而设计的在线分析仪器,分析仪采用 TDLAS 技术(可调谐半导体激光光谱吸收技术),为目前先进的气体测量方法之一,该仪表具有灵敏度高、响应速度快、不受背景气体干扰、非接触式测量等特点,为实时准确地反映各种气体变化提供了可靠的参考数据。根据工艺点不同,可选择不同测量参数,监测系统能准确测量样气中的气体含量。此系统在吸收国外同类产品优点的基础上,针对目前惰化工艺中氮气置换保护的特点而专门设计。该过程分析装置已成功应用于国内多家生产企业以及设备生产厂家,为企业获得了良好的经济效益和社会效益,赢得了用户及生产厂商的一致好评。

2、整套装置包括预处理、采样和分析三部分组成,预处理部分采用分级过滤除尘、涡旋制冷器降温除水,以此来保证分析部分的寿命和测量精度,并将检测到的气体含量以 4-20mA 的电流信号提供给用户,用于实现系统工艺自动控制。


二、产品特点

1、不受背景气体的影响

传统非色散红外光谱吸收技术采用的光源谱带很宽,其谱宽范围内除了被测气体的吸收谱线外,还有很多基他背景气体的吸收谱线。因此,光源发出的光除了被待测气体的多条谱线吸收外还被一些背景气体的吸收,从而导致测量的不准确性。 而半导体激光吸收光谱技术中使用的半导体激光的谱宽小于 0.001nm,远小于被测气体一条吸收谱线的谱宽。如测量原理图所示的“单线吸收光谱”数据。 同时在选择该吸收谱线时,就保证在所选吸收谱线频率附近约 10 倍谱线宽度范围内无测量环境中背景气体组分的吸收谱线,从而避免这些背景气体组分对被测气体的交叉吸收干扰,保证测量的准确性。


2、不受粉尘干扰

激光气体分析仪测量原理图

如上图激光气体分析仪通过调制激光器的频率使之周期性地扫描被测气体的吸收谱线,激光频率的扫描范围被设置为大于被测气体吸收谱线的宽度,从而在一次扫描中包含有不被气体吸收谱线衰减的黄绿区(1 区)和被气体吸收谱线衰减的红色区(2 区)。从 1 区得到的测量信号包含粉尘和视窗污染的透过率,从 2 区得到的测量信号除包含粉尘和视窗污染的透过率还包含被气体吸收的光强衰减。因此,通过在一个激光频率扫描周期内对 1 区和 2 区的同时测量可以准确获得被气体吸收衰减掉的透光率,从而不受粉尘及视窗污染产生光强衰减对气体测量浓度的影响。


3、标定周期长

激光气体分析仪的漂移小、稳定性好,一般零漂和量漂满足≤±1%F.S./半年,仪器标定周期长,减少了仪器校准的工作量。


三、设备参数

1、显示方式:4.3寸LED液晶屏,仅遥控;

2、输出接口:4-20mA;

3、通讯方式:RS485;

4、工作电源:DC24V±10;

5、环境温度:-10℃~+60℃;

6、储存环境湿度:<90%RH,非冷凝;

7、工作环境湿度:<100%RH,非冷凝;

8、样气温度:0~40℃;

9、进气压力: 相对压力±5kPa,稳压气氛(将压力控制在规定范围内,确保能够提供 500mL/min流量即可);

10、安装方式:壁挂式。


四、测量原理

激光气体分析仪的测量原理是可调谐半导体激光光谱吸收技术 Tunable Diode LaserAbsorption Spectroscopy),TDLAS早于 20 世纪 70 年代提出。初期的 TDLAS 技术只是一种实验室研究用技术,随着半导体激光技术在 20 世纪 80 年代的迅速发展,特别是 20 世纪 90 年代以来,基于 TDLAS 技术的现场在线分析仪表已逐渐发展成熟,能够在各种高温、高粉尘、高腐蚀等恶劣的环境下进行现场在线的气体浓度测量。


可调谐半导体激光光谱吸收技术 TDLAS 本质上是一种光谱吸收技术,通过分析激光被气体分子的选择性吸收来获得气体的浓度。它与传统红外光谱吸收技术的不同之处在于,半导体激光光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽。因此,半导体激光吸收光谱技术是一种高分辨率的光谱吸收技术。系统采用特定波长的激光束穿过被测气体,激光强度的衰减与气体的浓度满足朗伯.比尔定理,因此可以通过检测激光强度的衰减信息分析获得被测气体的浓度。采用半导体激光吸收光谱技术的激光气体分析仪可从原理上抗背景气体的干扰,测量结果可靠性高。



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