În sistemele de detectare a gazelor TDLAS, laserul DFB (Feedback distribuit) servește ca sursă de lumină centrală. Laserele DFB sunt caracterizate prin lățimi de linie înguste, ieșire cu un singur mod longitudinal, stabilitate mare a lungimii de undă și reglabilitate precisă. Lungimea lor de undă de emisie poate fi potrivită cu linia de absorbție a gazului țintă și reglată fin prin temperatură sau curent de antrenare pentru a permite scanarea și detectarea peste vârful de absorbție, făcându-le o alegere ideală pentru monitorizarea gazelor industriale, analiza mediului și cercetarea științifică.
(1) Laserul DFB emite un fascicul laser coerent, monomod, cu o lungime de undă reglată la linia de absorbție a gazului țintă.
(2) Raza laser trece printr-o celulă de gaz care conține proba de măsurat.
(3) Gazul absoarbe o parte din lumina laser la lungimea de undă caracteristică, în timp ce lumina rămasă este transmisă.
(4) Un fotodetector captează lumina transmisă sau reflectată, transformând-o într-un semnal electric.
(5) Sistemul analizează semnalul folosind algoritmi de detecție, demodulare sau transformată Fourier pentru a calcula concentrația de gaz conform legii Beer-Lambert.
|
Componentă |
Descrierea funcției |
|
Laser DFB |
Furnizează o sursă laser monomod cu lățime de linie îngustă. Lungimea de undă de emisie este reglată prin controlul temperaturii pentru a scana pe linia caracteristică de absorbție a gazului țintă, în timp ce curentul de injecție este modulat la frecvență înaltă pentru măsurătorile spectroscopiei de modulare a lungimii de undă (WMS). |
|
Celulă de gaz |
O cameră etanșă care conține gazul țintă și oferă o lungime definită a căii optice pentru măsurarea absorbției. Modulele opționale de control al temperaturii și presiunii îmbunătățesc stabilitatea măsurării și reduc erorile cauzate de variațiile mediului. |
|
Fotodetector (PD) |
Transformă semnalul optic după interacțiunea cu gazul într-un semnal electric pentru amplificarea, demodularea și analiza ulterioară a concentrației. |
|
Splitter fascicul/cuplaj de fibră optică |
Divizorul de fascicul se potrivește cu un sistem optic cu spațiu liber, în timp ce cuplul de fibră se potrivește unei configurații din fibre. Împarte laserul în căi de referință și de măsurare. Semnalul de referință este utilizat pentru a compensa fluctuațiile de putere laser și pentru a îmbunătăți precizia măsurării (opțional). |
|
Sistem de procesare a semnalului |
Amplifică semnalele slabe ale fotodetectorului și efectuează demodularea prin spectroscopie cu modulație a lungimii de undă (WMS), inclusiv extracția armonică 1f/2f, pentru a obține informații despre absorbția gazului și a determina concentrația gazului. |
|
Computer/ Sistem de control |
Oferă controlul sistemului, configurarea parametrilor, achiziția datelor, procesarea semnalului, calculul concentrației, stocarea datelor și vizualizarea în timp real a rezultatelor măsurătorilor. |
Dioda laser fluture DFB 760nm 10mW
Dioda laser fluture DFB 1392nm 10mW
Laser cuplat cu fibră 1683nm 10mW
Laser fluture DFB de mare putere, 1653,7 nm, 40 mW
Diodă laser cuplată cu fibră DFB de 1651 nm
Dioda laser 1625nm DFB BTF
Dioda laser fluture DFB 1567nm
Dioda laser DFB SM PM 1580nm
Î1: Ce lungime de undă a laserului DFB este utilizată de obicei în TDLAS?
A1:
|
|
Gaz |
lungime de unda (nm) |
|
1 |
CO2 |
1572.45 |
|
2 |
O2 |
760 |
|
3 |
CH4 |
1653 |
|
4 |
N2O |
1392/2257 |
|
5 |
CO |
1566 |
|
6 |
NH3 |
1512.2 |
|
7 |
SO2 |
7160 |
|
8 |
NU |
1800/2650 |
|
9 |
H2S |
1574,5/1590 |
|
10 |
C3H8 |
3370 |
|
11 |
SF6 |
1576.3 |
|
12 |
C2H2 |
1531.64/1521 |
|
13 |
C2H4 |
1625.9 |
|
14 |
C2H6 |
1683.1 |
|
15 |
HCI |
1742 |
|
16 |
HF |
1278/1273 |
|
17 |
HCN |
1540 |
Î2: Laserul DFB necesită un izolator?
A2: Izolatorii optici sunt recomandați în sistemele TDLAS pe bază de fibră sau în configurații cu reflexie optică semnificativă. Ele pot fi, de asemenea, benefice în amenajările în spațiu liber unde există reflexii reziduale. Izolatorul suprimă feedback-ul optic, prevenind saltul de mod, instabilitatea frecvenței și fluctuațiile puterii de ieșire, asigurând astfel o funcționare stabilă a laserului monomod și o stabilitate îmbunătățită a liniei de bază de măsurare.
Î3: De ce este laserul DFB sursa de lumină preferată pentru TDLAS în loc de laserul FP sau VCSEL?
A3: Laserele DFB, rețele Bragg integrate, oferă o emisie stabilă cu o singură frecvență, cu lățime de linie îngustă, cu SMSR ridicat (>35 dB) și reglare fără sărituri. În comparație, laserele FP prezintă emisie în mod multi-longitudinal și stabilitate limitată a lungimii de undă, în timp ce VCSEL-urile oferă de obicei o gamă de reglare restrânsă care poate să nu acopere complet caracteristicile de absorbție necesare. Puritatea spectrală superioară și stabilitatea de reglare a laserelor DFB îmbunătățesc semnificativ SNR de detecție armonică, făcându-le sursa de lumină preferată pentru detectarea gazelor WMS-TDLAS (1f/2f) de înaltă precizie.
Î4: Ce opțiuni de pachet sunt disponibile pentru laserele TDLAS DFB?
A4: Două pachete principale:
①Pachet Butterfly cu 14 pini: integrează un termistor TEC, NTC și fotodiodă de monitor, cu un izolator optic opțional. Este utilizat pe scară largă în sistemele TDLAS cuplate cu fibră de înaltă precizie care necesită o stabilizare precisă a temperaturii și puterii.
②TO-can (TO5/TO46): O soluție compactă concepută pentru configurații de ieșire cu spațiu liber sau colimat. De obicei, nu are controlul TEC integrat și poate necesita stabilizare externă a temperaturii. Este potrivit pentru aplicații sensibile la costuri și miniaturizate de detectare a gazelor pe cale deschisă.
-
