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激光气体分析仪测量原理




                        





半导体激光光谱吸收技术(diodelaser absorptionspectroscopy,DLAS)*早于20世纪70年代提出。初期的DLAS技术只是一种实验室研究用技术,随着半导体激光技术在20世纪80年代的迅速发展,DLAS技术开始被推广应用于大气研究、环境监测、医疗诊断和航空航天等领域。特别是20世纪90年代以来,基于DLAS技术的现场在线分析仪表已逐渐发展成为熟,与非色散红外、电化学、色谱等传统工业过程分析仪表相比,具有可以实现现场原位测量、无需采样和预处理系统、测量准确、响应迅速、维护工作量小等显著优势,在工业过程分析和污染源监测领域发挥着越来越重要的作用。
1.朗伯-比尔定律
   DLAS技术本质上是一种光谱吸收技术,通过分析激光被气体的选择性吸收来获得气体的浓度。它与传统红外光谱吸收技术的不同之处在于,半导体激光光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽。因此,DLAS技术是一种高分辨率的光谱吸收技术,半导体激光穿过被测气体的光强衰减可用朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律表述
 式中,IV,0 和IV分别表示频率V的激光入射时和经过压力P,浓度X和光程L的气体后的光强;S(T)表示气体吸收谱线的强度;线性函数g(v-v0)表征该吸收谱线的形状。通常情况下气体的吸收较小,可用式(4-2)来近似表达气体的吸收。这些关系式表明气体浓度越高,对光的衰减也越大。因此,可通过测量气体对激光的衰减来测量气体的浓度。
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