[实用新型]基于TDLAS技术的有毒有害气体在线监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境其他检测技术领域，具体涉及基于TDLAS技术的有毒有害气体在线监测系统。

背景技术

TDLAS技术利用可调谐半导体激光器窄线宽和波长可调谐特性，实现对气体分子单根吸收线在线监测，有待测气体选择性强、使用寿命长、标定简单、维护量小等优点，且随着半导体激光器的商业化，其系统成本也会降低。

基于TDLAS技术的有毒有害气体在线监测系统，实现对工业过程中的有毒有害气体浓度实时在线监测，监测的浓度数据上传至生产厂家和环保部门，对污染气体的排放监控起到积极作用，具有重大意义。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于TDALS技术的有毒有害气体在线监测系统，利用激光器待测气体的吸收，通过对气体分子的吸收光谱进行多参数拟合算法，实现对目标气体的定性或者定量分析的基于TDLAS技术的有毒有害气体在线监测系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于TDLAS技术的有毒有害气体在线监测系统，包括激光气体分析仪和管道在线式光机结构两部分，激光气体分析仪中激光器驱动板根据测量需求选择合适的半导体激光器，更改温度和电流控制的参数值，通过调节和控制温度值来实现激光器的波长锁定功能，保证激光器的工作稳定性；信号处理板可完成多路微弱探测信号的放大滤波，实现多通道分时测量的功能；主控制板采集探测信号，并根据拟合算法计算反演出激光气体的浓度，上传至LCD实现浓度显示和参数修改，同时实现数据的对外传输和通信。管道在线式光机结构分为对射式和反射式两种类型：对射式光机结构由准直透镜组、楔形窗片、二维调整架及外壳组成，调节发射端二维调整座进行光路的对准，激光经过准直透镜汇聚直射待测光路中，在接收端由准直透镜将激光汇聚到探测器中；反射式光机结构由准直透镜组、楔形窗片、二维调整架、离轴抛物面镜、空心角反射镜及外壳组成，调节发射端二维调整座进行光路的对准，激光经过准直透镜汇聚直射待测光路中，在反射端被角反射镜反射沿原光路返回到达离轴抛物面镜，汇聚后到达探测器。

优选的，所述激光气体分析仪中激光器的波长锁定功能，其原理为将激光器的输出用光纤分束器分为内、外两路激光，其中较弱的光路为内光路，用来检测固定高浓度的气体样品池，根据激光器手册设定激光器的扫描波形(电流参数)和温度范围，通过改变温度值来微调激光器的波长，在设定温度范围内程控改变激光器的温度值，得到最大吸收光谱时的温度值即为波长锁定点，且在工作过程中实时进行波长锁定，使得激光器在长期工作中不会出现波长漂移的现象，保证了测量的精度和可靠性。

优选的，所述激光气体分析仪中多通道分时测量的功能，其原理为根据现场需求，将外光路用光纤分束器均分为几路接入到光机结构中，探测信号用同轴电缆线接入到分析仪中的信号处理板，各路微弱的探测信号首先经过I/V转换放大滤波，通过程控多路选通模拟开关，分时输出每路信号，再经过程控放大后送入到主控制板采集和浓度反演，实现了用一台激光气体分析仪测量多个位置的目的，降低了客户的应用成本。

优选的，所述管道在线式光机结构中对射式光机结构，由准直透镜组、楔形窗片、二维调整架及外壳组成，调节发射端二维调整座进行光路的对准，激光经过准直透镜汇聚直射待测光路中，楔形窗片安装在反射端机箱的尾部窗口上，楔形窗片安装在接收端准直透镜前，在接收端由准直透镜将激光汇聚到探测器中接收光谱信号，调节探测器的位置使之对准，用同轴电缆线将探测信号传输到分析仪中，此种光机结构应用于工业现场烟道较长、烟道中粉尘较大的场合，此场合下对激光的衰减很大，对射式结构单光程，降低了激光衰减严重造成的影响，也利于现场的安装调试。

优选的，所述管道在线式光机结构中反射式光机结构，由准直透镜组、楔形窗片、二维调整架、离轴抛物面镜、空心角反射镜及外壳组成，调节发射端二维调整座进行光路的对准，激光经过准直透镜汇聚直射待测光路中，楔形窗片安装在发射端机箱的尾部窗口上，楔形窗片安装在角反射镜前，在反射端被角反射镜反射沿原光路返回到达离轴抛物面镜，汇聚后到达探测器，调节探测器的位置使之对准，用同轴电缆线将探测信号传输到分析仪中，此种光机结构应用于工业现场烟道较短、烟道中粉尘较少的场合，反射式双倍光程，精度更高。

本实用新型与现有技术相比的有益效果：

1)采用激光器波长锁定技术，使得激光器在长期工作中不会出现波长漂移的现象，保证了系统工作的稳定性和可靠性；

2)采用多通道分时测量技术，实现了一台激光气体分析仪测量多个位置的目的，降低了客户的应用成本；