利用可调谐半导体激光光谱技术对含尘气体中NH3的测量.pdfVIP

第56卷第7期2007年7月 物理学报 ACTAPHYSICA 1000．．3290／2007／56(07)／3867．．06 SINICA @2007 Chin．Phys．Soc． 利用可调谐半导体激光光谱技术 对含尘气体中NH3的测量* 王 飞 黄群星’ 李 宁 严建华 池 涌 岑可法 (浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，杭州310027) (2006年8月1日收到；2006年11月5日收到修改稿) 利用可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)并结合波长调制，在近红外波段1531．7nm处对常温常压下的 NH3进行浓度测量．在10m的长程吸收池内得到了25×10“的浓度信号，并且在25×10～一400×10“浓度范围内 二次谐波信号与浓度具有良好的线性关系．讨论了粉尘颗粒对于二次谐波信号的干扰，并提出了利用激光强度线 性拟合解决颗粒对气体测量干扰的方法． 关键词：可调谐半导体吸收光谱，波长调制，NH3浓度测量，颗粒影响 PACC：0765G，4225B，4260F 1．引 言 2．测量原理 基于分子吸收光谱理论的TDLAS技术已经成 激光经过气体介质吸收后，其强度变化遵循 为实现气体浓度测量的一种重要方法．通过扫描待 Beer．Lambert定律： 测气体的单一特征吸收谱线，TDLAS技术可以快速 ， (1) }=exp(一PS(丁)#XL)， 地得到待测气体浓度，并且具有高选择性、高灵敏度 10 的特点．结合波长调制技术(WMS)，可以有效的去 ‘为激光穿过被测气体后的强度；Io为激光的基准 除环境噪声的影响，提高信噪比，适合于现场的在线 强度；S(T)为谱线的线强度，它表示该谱线的吸收 测量，并且已经在不同的应用领域有了相关的研究 强度；P为气体的总压；L为光程长度；X为气体的 报道，如汽车尾气的实时监控nq]，空气环境中甲烷 体积浓度；≯为线性函数．采用直接吸收测量的方 气体测量H3等等．目前，在近红外波段的测量研究引 法，通过扫描完整的吸收谱线，在已知压力、光程长 起了越来越多的关注，特别是在1．5肚m处的通信波 度和谱线强度的情况下，根据测量得到的激光强度 的衰减，可以直接反算出气体的浓度 段，其仪器设备价格相对较低，利用TDLAS技术来 r+∞ ，，、 进行气体浓度测量的成本大大下降，使得其广泛应 —Inl了_Itl dv 用成为了可能． A2—]虿n啊『_一· Lz， NH，大量用于化肥生产以及制冷行业中，也广 但是在实际测量中NH，浓度通常很低，得到的 泛用于选择性非催化还原技术(SNCR)来脱除烟气 吸收信号十分微弱，很难与噪声信号区分，并且在直 中的NO。．目前对于NH，的测量大都采用电化学的接测量中基线的位置很难精确确定，尤其是在低浓 方法，响应速度慢，而且不利于开发成实时在线的测 度测量时，基线位置造成的误差对浓度反算