激光吸收光谱技术在工业生产过程及安全预警标识性气体监测中的应用

作者：张志荣; 孙鹏帅; 庞涛; 李哲; 夏滑; 崔小娟; 吴边; 徐启铭; 董凤忠

来源：光学精密工程, 2018, 26(08): 1925-1937.

• 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)
• 工业生产过程
• 安全预警
• 标识性气体
• 直接吸收信号
• 谐波信号

鉴于常规的标识性气体监测方法在响应速度、测量精度、使用寿命、实时性、监测目标种类、测量范围和应用场合等方面相比激光吸收光谱技术存在不足,本文以可调谐半导体激光吸收光谱技术为依托,选取合适的无干扰激光吸收谱线,阐述了工业管道抽取式、管道原位在线对射式、扩散探头式(全量程激光监测一体机形式与多点无源传感器探头形式)、无组织排放开放光路式等多种形式的监测方法。上述系统的测量结果显示:抽取式可实现CO、CO2、O2等不同多组分气体的同时测量;管道对射式实现了O2及10μL/L以下CO的高精度在线测量;探头式则以CH4测量为例实现了响应时间T90=15s,监测极限小于150μL/L,泄漏报警准确率达100%;开放光路形式以天然气集气站场测量CH4、C2H2、C2H4三种气体为例实现了0误报的监测能力。上述分析结果表明,TDLAS技术应用于工矿安全生产及安全预警方面的标识性气体监测是完全实用、有效、准确、可靠的。

• 单位
  中国科学院，安徽光学精密机械研究所; 中国科学院安徽光学精密机械研究所; 中国科学技术大学