TDLAS газды анықтау жүйелерінде DFB (таратылған кері байланыс) лазері негізгі жарық көзі ретінде қызмет етеді. DFB лазерлері тар сызық енімен, бір бойлық режимді шығысымен, толқын ұзындығының жоғары тұрақтылығымен және дәл баптау мүмкіндігімен сипатталады. Олардың сәуле шығару толқын ұзындығын мақсатты газдың сіңіру сызығына дәл сәйкестендіруге және сіңіру шыңы бойынша сканерлеуді және анықтауды қамтамасыз ету үшін температура немесе жетек тогы арқылы дәл реттеуге болады, бұл оларды өнеркәсіптік газды бақылау, қоршаған ортаны талдау және ғылыми зерттеулер үшін тамаша таңдау жасайды.
(1) DFB лазері мақсатты газды сіңіру сызығына реттелген толқын ұзындығы бар когерентті, бір режимді лазер сәулесін шығарады.
(2) Лазер сәулесі өлшенетін үлгі бар газ ұяшығы арқылы өтеді.
(3) Газ лазер сәулесінің бір бөлігін өзіне тән толқын ұзындығында жұтады, ал қалған жарық жіберіледі.
(4) Фотодетектор жіберілген немесе шағылған жарықты түсіріп, оны электрлік сигналға түрлендіреді.
(5) Беер-Ламберт заңына сәйкес газ концентрациясын есептеу үшін жүйе блокты анықтау, демодуляция немесе Фурье түрлендіру алгоритмдерін пайдаланып сигналды талдайды.
|
Құрамдас |
Функция сипаттамасы |
|
DFB лазері |
Тар сызықты бір режимді лазер көзін қамтамасыз етеді. Оның сәулелену толқын ұзындығы мақсатты газдың тән жұтылу сызығы бойынша сканерлеу үшін температураны бақылау арқылы реттеледі, ал айдау тогы толқын ұзындығын модуляциялау спектроскопиясы (WMS) өлшеулері үшін жоғары жиілікте модуляцияланады. |
|
Газ ұяшығы |
Мақсатты газы бар және сіңіруді өлшеу үшін анықталған оптикалық жол ұзындығын қамтамасыз ететін тығыздалған камера. Қосымша температура мен қысымды басқару модульдері өлшеу тұрақтылығын жақсартады және қоршаған орта өзгерістерінен туындаған қателерді азайтады. |
|
Фотодетектор (PD) |
Газбен өзара әрекеттесуден кейінгі оптикалық сигналды кейінгі күшейту, демодуляция және концентрацияны талдау үшін электрлік сигналға түрлендіреді. |
|
Сәуле бөлгіш/Оптикалық талшықты қосқыш |
Сәуле бөлгіші бос кеңістіктік оптикалық жүйеге сәйкес келеді, ал талшықты қосқыш толық талшықты орнатуға сәйкес келеді. Ол лазерді анықтамалық және өлшеу жолдарына бөледі. Анықтамалық сигнал лазер қуатының ауытқуын өтеу және өлшеу дәлдігін жақсарту үшін қолданылады (міндетті емес). |
|
Сигналдарды өңдеу жүйесі |
Әлсіз фотодетектор сигналдарын күшейтеді және газ сіңіру ақпаратын алу және газ концентрациясын анықтау үшін 1f/2f гармоникалық экстракцияны қоса алғанда, толқын ұзындығы модуляциясының спектроскопиясын (WMS) демодуляциясын орындайды. |
|
Компьютер/Басқару жүйесі |
Жүйені басқаруды, параметрлерді конфигурациялауды, деректерді алуды, сигналдарды өңдеуді, концентрацияны есептеуді, деректерді сақтауды және өлшеу нәтижелерінің нақты уақыт режимінде визуализациясын қамтамасыз етеді. |
760nm 10mW DFB Butterfly Laser Diode
1392нм 10мВт DFB Butterfly лазерлік диод
1683нм 10мВт талшықты біріктірілген лазер
Жоғары қуатты 1653,7нм 40мВт DFB Butterfly Laser
1651нм DFB талшықты қосылатын лазерлік диод
1625нм DFB BTF лазерлік диод
1567нм DFB көбелек лазерлік диоды
1580нм DFB SM PM лазерлік диод
1-сұрақ: TDLAS-те әдетте DFB лазерінің қандай толқын ұзындығы қолданылады?
A1:
|
|
Газ |
Толқын ұзындығы (нм) |
|
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 |
ЖОҚ |
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 |
2-сұрақ: DFB лазеріне изолятор қажет пе?
A2: Оптикалық оқшаулағыштар талшыққа негізделген TDLAS жүйелерінде немесе айтарлықтай оптикалық кері шағылысатын конфигурацияларда ұсынылады. Олар қалдық шағылысулар бар бос кеңістікті орнатуларда да пайдалы болуы мүмкін. Оқшаулағыш оптикалық кері байланысты басады, режимнің ауысуын, жиіліктің тұрақсыздығын және шығыс қуатының ауытқуын болдырмайды, осылайша тұрақты бір режимді лазер жұмысын және өлшеудің негізгі тұрақтылығын жақсартады.
3-сұрақ: Неліктен DFB лазері FP немесе VCSEL лазерінің орнына TDLAS үшін қолайлы жарық көзі болып табылады?
A3: DFB лазерлері, біріктірілген Bragg торлары жоғары SMSR (>35дБ) және режимсіз баптаумен тұрақты бір жиілікті, тар сызық ені шығарылымын қамтамасыз етеді. Салыстыру үшін, FP лазерлері көп бойлық режимді сәулеленуді және шектеулі толқын ұзындығы тұрақтылығын көрсетеді, ал VCSEL әдетте талап етілетін сіңіру мүмкіндіктерін толығымен қамтымауы мүмкін шектеулі баптау ауқымын ұсынады. DFB лазерлерінің жоғары спектрлік тазалығы мен баптау тұрақтылығы гармоникалық анықтау SNR-ді айтарлықтай жақсартады, бұл оларды жоғары дәлдіктегі WMS-TDLAS (1f/2f) газды анықтау үшін таңдаулы жарық көзі етеді.
4-сұрақ: TDLAS DFB лазерлері үшін қандай пакет опциялары қолжетімді?
A4: Екі негізгі пакет:
①14 істікшелі Butterfly пакеті: TEC, NTC термисторы мен монитор фотодиодын қосымша оптикалық изолятормен біріктіреді. Ол дәл температура мен қуатты тұрақтандыруды қажет ететін жоғары дәлдіктегі талшықты біріктірілген TDLAS жүйелерінде кеңінен қолданылады.
②TO-can (TO5/TO46): Бос кеңістік немесе жинақталған шығыс конфигурацияларына арналған ықшам шешім. Онда әдетте біріктірілген TEC бақылауы жоқ және сыртқы температураны тұрақтандыру қажет болуы мүмкін. Бұл шығынды қажет ететін және миниатюризацияланған ашық жолды газды зондтау қолданбалары үшін қолайлы.
-
