環(huán)境大氣檢測中TDLAS技術(shù)的應(yīng)用剖析

高浩凱 范成成

（天津港保稅區(qū)環(huán)境監(jiān)測站 天津 300308）

引言

TDLAS技術(shù)能實現(xiàn)對單個吸收線或者是具有較近距離且難以準確分辨的多個吸收線的有效測量，呈現(xiàn)出較高的選擇性，且能實現(xiàn)對多組分的同時測量，具有較快的反應(yīng)速度以及較高的靈敏度。在環(huán)境大氣檢測中，對TDLAS技術(shù)進行靈活應(yīng)用，能取得良好的大氣檢測效果。因此，有必要深入分析TDLAS技術(shù)的優(yōu)勢，并積極探究TDLAS技術(shù)在大氣環(huán)境檢測中的應(yīng)用原理和應(yīng)用要點，以強化TDLAS技術(shù)在大氣環(huán)境檢測中的有效應(yīng)用。

1 TDLAS技術(shù)概述

1.1 TDLAS技術(shù)概念

TDLAS技術(shù)，其主要部件是可調(diào)諧半導體激光器，該部件的窄線寬以及波長能根據(jù)注入電流而產(chǎn)生相應(yīng)改變，對該特性進行利用，能實現(xiàn)對單個吸收線或者是具有較近距離且難以準確分辨的多個吸收線的有效測量[1]。該技術(shù)具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢，在大氣環(huán)境檢測中得到了日漸廣泛的應(yīng)用。

1.2 TDLAS技術(shù)優(yōu)勢

TDLAS技術(shù)主要具有如下技術(shù)優(yōu)勢：（1）該技術(shù)呈現(xiàn)出較高的靈敏度和較快的反應(yīng)速度，能在確保靈敏度的前提下，實現(xiàn)對時間分辨率的精確控制，使之保持在毫秒量級的精確度。（2）該技術(shù)能實現(xiàn)對多組分的同時測量。（3）該技術(shù)具有極高的選擇性，且其光譜技術(shù)呈現(xiàn)出較高的分辨率，能有效避免各類氣體干擾，相對于現(xiàn)行的大氣在線檢測系統(tǒng)呈現(xiàn)出顯著的技術(shù)優(yōu)勢。（4）該技術(shù)能實現(xiàn)對測量結(jié)果的自動修正，有效避免壓力以及環(huán)境溫度變化等因素對測量結(jié)果的不良影響。（5）該技術(shù)所采用的儀器未配置運動元件，便于實施維護，且具有良好的可靠性。（6）該技術(shù)無需對采樣實施預(yù)處理，即可實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的有效控制，且具有極其快速的響應(yīng)速度。（7）該技術(shù)將標定腔設(shè)置在測試儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，在實施檢測的具體過程中，能定時實現(xiàn)自動標定，無需實施相關(guān)的手動操作。

2 TDLAS技術(shù)在環(huán)境大氣檢測中的應(yīng)用

2.1 TDLAS技術(shù)在環(huán)境大氣檢測中的應(yīng)用原理

該技術(shù)實質(zhì)上是先進的光譜吸收技術(shù)，通過深入分析氣體對光進行吸收呈現(xiàn)出的選擇性，實現(xiàn)對氣體濃度的有效檢測。該技術(shù)在大氣環(huán)境檢測中的應(yīng)用原理是：對一束光進行發(fā)射，并使之實現(xiàn)對被檢測氣體的有效通過，通過相應(yīng)的接收器實現(xiàn)對光束在另一端的有效接收，光線發(fā)射器與光線接收器二者之間的實際距離決定了光程的具體長度[2]。

2.2 TDLAS技術(shù)在環(huán)境大氣檢測中的應(yīng)用要點

（1）檢測過程。在環(huán)境大氣中，對吸收光譜線相應(yīng)的頻率位置進行科學選擇，并對具備相應(yīng)的發(fā)射頻率的激光二極管進行科學選擇，并對溫度進行調(diào)節(jié)，使之保持在適當范圍內(nèi)，有效保障激光呈現(xiàn)出中心頻率，將若干呈現(xiàn)出較低頻率的鋸齒波電流對之進行注入，通過激光頻率實現(xiàn)對全部吸收光譜線的有效掃描與科學檢測，對單線吸收光譜的相關(guān)數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的特性進行有效獲取，有效避免各類背景氣體組分相對于被檢測氣體的干擾影響，切實保障檢測結(jié)果的真實準確。在環(huán)境大氣檢測中，對該技術(shù)進行應(yīng)用，將體積分數(shù)各異的各類待檢測氣體對試驗樣機進行通入實施測試，獲取探測器相應(yīng)的光功率和吸收峰二次諧波信號呈現(xiàn)出的具體強度比值與待測氣體呈現(xiàn)出的氣體分數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，并形成具體的數(shù)據(jù)表，將該表對Excel進行導入，并對之實施多線段的線性擬合，以獲取相應(yīng)的關(guān)系式。將試樣機程序探測出的相關(guān)測試數(shù)據(jù)對關(guān)系式進行導入，能求出被測氣體具備的體積分數(shù)相關(guān)信息。

（2）吸收光結(jié)構(gòu)。TDLAS技術(shù)將光源分為以下三路：①實現(xiàn)光纖對環(huán)境大氣檢測器的有效進入，對激光呈現(xiàn)出的強度進行觀察，以此實現(xiàn)對光源實際工作狀態(tài)的準確判斷。②將參比池設(shè)置在中央控制器內(nèi)部，能實現(xiàn)對此情況的準確檢測，并對系統(tǒng)零點進行有效檢測，重新實現(xiàn)對檢測系統(tǒng)的準確標定。③通過光纜傳輸實現(xiàn)對單元標直器的直接到達，并實施對環(huán)境大氣有效的紅外檢測，檢測信號對相關(guān)處理系統(tǒng)進行有效傳遞，借助廣電轉(zhuǎn)換的標準模塊，實現(xiàn)對電信號的有效轉(zhuǎn)換，獲知檢測氣體的實際濃度。

（3）譜線選擇。譜線選擇要遵循以下原則：對吸收譜線進行選擇測量，不僅要確保其對TDL中心波長具有良好的適用性，還要避免其在吸收區(qū)域出現(xiàn)與各類氣體分子的交叉吸收，有效避免各類氣體分子影響測量結(jié)果；要避免譜線處于各類氣體吸收相應(yīng)的交叉譜帶，避免各類氣體分子對測量精度產(chǎn)生干擾；譜線具備的中心波長要與光探測器相應(yīng)的響應(yīng)波長以及TDL相應(yīng)的中心波長保持良好的適應(yīng)性。

結(jié)語

綜上所述，TDLAS技術(shù)具有諸多技術(shù)優(yōu)勢，在環(huán)境大氣檢測中得到了日漸廣泛的應(yīng)用。在環(huán)境大氣檢測中，對TDLAS技術(shù)進行實際應(yīng)用，要注意檢測過程、吸收光結(jié)構(gòu)以及譜線選擇等應(yīng)用要點，確保該技術(shù)良好的應(yīng)用效果。

參考文獻

[1]戴強.環(huán)境大氣檢測中TDLAS技術(shù)的應(yīng)用剖析[J].民營科技,2015(2):263-264.

[2]李瑜.TDLAS技術(shù)在環(huán)境大氣檢測中的應(yīng)用分析 [J].科技致富向?qū)?2013(27):305-305.