原位激光氣體分析儀（氧氣、一氧化碳等）

1、儀器概述

JNYQ-O-15Ex型探頭式半導(dǎo)體激光氣體分析儀，是基于半導(dǎo)體激光吸收系列光譜技術(shù)（TDLAS）的高性能產(chǎn)品。主要應(yīng)用在煤氣回收分析、干熄焦循環(huán)氣體分析、高爐噴煤氣體分析、轉(zhuǎn)爐煤氣回收、焦?fàn)t煤氣電捕焦后工藝氣體分析、工業(yè)過程氣體分析、生物發(fā)酵、食品行業(yè)、環(huán)保監(jiān)測等行業(yè)，系統(tǒng)采用隔爆式設(shè)計，可工作在防爆場所。

JNYQ-O-15Ex型激光氣體分析儀探頭式系列分析儀具有安裝簡便、維護簡單、維護周期長、可靠性高、適應(yīng)性強等特點。

2儀器原理

激光氣體分析儀系統(tǒng)基于*的半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS），即“單線光譜”測量技術(shù)。系統(tǒng)采用可調(diào)制的半導(dǎo)體激光器為發(fā)光光源，通過調(diào)制半導(dǎo)體激光器的工作電流強度來調(diào)制激光頻率，使激光掃描范圍略大于被測氣體的單吸收譜線。從而使半導(dǎo)體激光器發(fā)射的特定波長的激光束在穿過測量管時，被被測氣體選頻吸收，從而導(dǎo)致激光強度產(chǎn)生衰減。于是系統(tǒng)利用不同氣體成分均有不同的特征吸收譜線及氣體濃度和紅外或激光吸收光譜之間存在的Beer-Lambert關(guān)系，通過檢測吸收譜線的吸收大?。醇す鈴姸人p信息）就可以獲得被測氣體的濃度。

但不同的是，傳統(tǒng)非分光紅外分析技術(shù)使用譜寬很寬且固定波長的紅外光源，而TDLAS技術(shù)使用譜寬非常小(也就是單色性非常好) 且波長可調(diào)諧的半導(dǎo)體激光器作為光源。因此，TDLAS技術(shù)具有傳統(tǒng)非分光紅外分析技術(shù)無法實現(xiàn)的一些性能優(yōu)點。

不受背景氣體交叉干擾

半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光譜寬小于0.0001nm，是紅外光源譜寬的1/106，遠小于紅外光源譜寬和被測氣體單吸收譜線寬度，其頻率調(diào)制掃描范圍也僅包含被測氣體單吸收譜線（半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)也因此被稱為單線光譜技術(shù)），因此成功消除了背景氣體交叉干擾影響。

不受被測氣體環(huán)境參數(shù)變化干擾

被測氣體環(huán)境參數(shù)—溫度或壓力變化通常導(dǎo)致譜線強度和展寬發(fā)生變化，對溫度或壓力信號不加修正就會影響測量結(jié)果。而TDLAS技術(shù)是對被測氣體單一吸收譜線進行分析，因此可較容易地對溫度、壓力效應(yīng)進行修正。為此系統(tǒng)內(nèi)置了溫度和壓力自動修正功能，能根據(jù)實際測量得到的被測氣體溫度和壓力對氣體成分測量值進行自動修正，從而可實現(xiàn)精確的在線氣體分析。

綜上所述，單線光譜技術(shù)、激光波長掃描技術(shù)和環(huán)境參數(shù)自動修正技術(shù)使TDLAS技術(shù)可以被用于實現(xiàn)氣體的在線分析，因此比非分光紅外等傳統(tǒng)采樣氣體分析系統(tǒng)具備更強的環(huán)境適應(yīng)性。

3儀器組成

JNYQ-O-15Ex型激光氣體分析儀主要功能模塊是由發(fā)射單元和接收單元構(gòu)成（見下圖）。發(fā)射單元主要實現(xiàn)驅(qū)動半導(dǎo)體激光器發(fā)射激光，發(fā)射出的激光穿過被測環(huán)境，由接收單元進行光電轉(zhuǎn)換、信號處理、對光譜數(shù)據(jù)進行分析，獲得測量結(jié)果。

JNYQ-O-15Ex型激光氣體分析儀采用原位安裝形式，發(fā)射單元和接收單元通過連接單元直接安裝在過程管道上，連接單元由吹掃接口、光路調(diào)整結(jié)構(gòu)、根部閥門和安裝法蘭等組成。

發(fā)射單元

該單元包括半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動電路板和溫控電路板。激光器被調(diào)制到特定的波長和頻率，使其能夠進行氣體檢測。在對發(fā)射單元進行清潔或其他維護時，機械連接法蘭中的根部閥門可起到隔絕過程管道和操作環(huán)境，防止危險氣體泄漏的作用，發(fā)射單元外觀見下圖。

JNYQ-O-15Ex型發(fā)射單元示意圖

接收單元

接收單元通過機械連接法蘭與測量管道連接，該單元包括光電傳感器、透鏡、接收主板、傳感器板和顯示板。透鏡將準(zhǔn)直激光聚焦于光電傳感器上，然后探測的光信號被轉(zhuǎn)化為電信號進行處理后，檢測到二次諧波信號信息，再將二次諧波信息轉(zhuǎn)化為濃度信息，并將濃度信息在接收端OLED屏上顯示，接收單元外觀見下圖。

 JNYQ-O-15Ex型接收單元示意圖

吹掃單元

在測量場合較為惡劣的條件下，為了能夠保證JNYQ-O-15Ex型激光氣體分析儀能夠長期連續(xù)運行，JNYQ-O-15Ex型激光氣體分析儀需使用吹掃氣體對發(fā)射單元和接收單元上的光學(xué)窗片進行吹掃，避免測量環(huán)境中粉塵或其它污染物對光學(xué)窗片造成嚴重污染而影響測量。JNYQ-O-15Ex型激光氣體分析儀的吹掃單元由過濾器、減壓閥和穩(wěn)流裝置等組成，可為JNYQ-O-15Ex型激光氣體分析儀的吹掃氣體提供穩(wěn)定流量的吹掃氣源。

吹掃單元不僅為發(fā)射單元和接收單元提供吹掃氣源，它還是具有一個128×64的 OLED 屏和按鍵，可以顯示氧濃度，以及對分析儀參數(shù)進行修改；還可以輸出模擬信號、報警信號和通訊等。

4系統(tǒng)工作流程

通上電源，開啟根部閥，半導(dǎo)體激光器發(fā)射出的特定頻率的激光通過發(fā)射單元穿過氣體通道，接收單元中的傳感器接收衰減后的激光束，并將測量信號傳送給*分析模塊，*分析模塊通過對測量信號進行分析處理，得到被測氣體濃度，氣體濃度信息通過顯示屏顯示出來并通過標(biāo)準(zhǔn)接口輸出。

為了防止粉塵和被測環(huán)境中其它污染物在視窗上聚集，需用工業(yè)氮氣等氣體通過吹掃入口進行連續(xù)吹掃，以便在光學(xué)視窗與工業(yè)氣體間形成一段氣幕保護。

5技術(shù)優(yōu)勢

與傳統(tǒng)分析系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)選用JNYQ-O-15Ex型探頭式激光氣體分析儀由于采用了半導(dǎo)體激光吸收光譜（TDLAS）技術(shù)，從根本上解決了采樣預(yù)處理帶來諸如響應(yīng)滯后、維護頻繁、易堵易漏、易損件多和運行費用高等各種問題，并具有如下特點：

n   不受背景氣體交叉干擾；

n   可應(yīng)用與電捕焦后等惡劣工況；

n   維護費用成本低；

n   不受粉塵和視窗污染干擾；

n   不受被測氣體環(huán)境參數(shù)變化干擾；

n   一體化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高；

n   模塊化設(shè)計，可現(xiàn)場更換所有功能模塊，包含激光器模塊；

n   智能化程度高，操作、維護方便；

n   無需采樣預(yù)處理系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；

n   響應(yīng)速度快，響應(yīng)時間不超過3s，保證及時進行工藝控制；

n   無樣氣排放，環(huán)保無污染；

直接對過程氣體進行分析，測量準(zhǔn)確性高；

性能參數(shù)

6、公用工程

電源線纜：220VAC 引至現(xiàn)場分析儀附近，要留有一定余量；

吹掃氣源：氮氣或儀表風(fēng)0.4～0.8Mpa無油、無塵、無水 G1/2鍍鋅鋼管引至現(xiàn)場儀表附近，預(yù)留G1/2內(nèi)螺紋球閥；

安裝維護平臺：在架空管道等其他不便安裝和維護的場合，需要加裝安裝維護平臺；