基于TDLAS技术的氨气检测的分析

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1、-第一章绪论溶于电解液的氨气与氨气敏感电极发生化学反应，使得被测物质浓度与电位呈线性关系；电流型氨气传感器：输出信号为电流信号，利用氨气与电解液之间发生的氧化或还原反应使得系统中的电流发生变化，电流改变的大小与氨气浓度呈线性关系；电导型传感器：输出信号为电导，利用导电聚合物与氨气之间的氧化反射使得系统中的电导改变。这三种检测方法虽然都具有检测氨气的能力，但是由于其原理是以氨气与传感器之间的化学反应为基础，因此相应的部件需要定期进行更换，并且在使用过程中由于部件的老化会使得检测精度降低，难以实现长时间连续检测[15],[16]。3、气相色谱检测法气相色谱检测法是色谱检测法中的一种，其原理是利用检

2、测气体作为的流动相与固定相之间的作用力不同，当两相之间存在相对移动时，检测气体中各组分在两相之间经过多次分配达到平衡，由于不同成分的分配系数不同从而使各个成分相互分离。目前，由于色谱检测技术可实现较高灵敏度等特点，因此在检测领域是较为常用的检测方法之一。但该检测方法需要人工对检测气体采样和预处理，不仅引入了人为误差并且延长了检测时间，难以实现在线实时的检测[17]。4、光谱检测法(1)激光诱导荧光检测(LIF)法激光诱导荧光检测(LaserInducedFluorescence，LIF)法是以“原子荧光”现象为基础，当检测物受到特定波长的激光照射时，会激发出不同波长和强度的荧光，通过检测出射荧

3、光的波长和强度来对检测物进行定性分析与定量检测。该检测方法具有选择性好、检测精度高以及灵敏度高等特点，但此方法对待测样品检测前，一般要进行消解等相关的前处理，因此难以实现在线实时的现场检测[18]。(2)差分吸收光谱(DOAS)法差分吸收光谱(DifferentialOpticalAbsorptionSpectrometer，DOAS)法是利用激光穿过检测物质时，不同气体分子在不同波段对光有不同程度的差分吸收特性来检测各种气体分子的浓度。该方法的优点是利用了差分原理，从而提高系统检测的准确度和灵敏度，检测得到的浓度是给定光程上的气体平均浓度，使得测量结果更具代表性，非接触检测方法提高了系统的测

4、量精度。但该检测方法适用于窄带较宽的气体吸收结构，并对外部环境要求高[19]。(3)傅里叶变换红外光谱(FTIR)法傅里叶变换红外光谱(FourierTransformInfraredSpectrometer，FTIR)法利用分束器将输入光分为两束，两束光通过不同光程使得两者产生光程差，并检测两束光的干涉图样对气体进行检测。调节系统使两束光的光程差呈周期性变化，两束光通过样品池，样品会对特定波段产生吸收，从而得到带有样品吸收信息的干3----第一章绪论涉图，对干涉图作傅里叶变换可得到相应的吸收光谱。该方法具有低噪声、高精度等特点。但该检测方法受二氧化碳和水气等干扰气体的影响较大，检测速度较慢，

5、难以实现现场在线的检测[20]。(4)光声光谱(PAS)法光声光谱(PhotoacousticSpectroscopy，PAS)法是一种新型光谱探测技术，是基于红外吸收理论和光声效应的一种检测方法。当气体分子受到周期性调制的激光照射时，转换相应的热能过程中会产生相应的声波信号，通过探测声波信号强度随激光波长的变化可获得光声光谱。该检测方法在实现现场检测过程中，一般采用开放式光声腔，且必须要求共振工作模式，但这种模式较难维持。且该方法易受其他气体干扰，会降低系统的检测精度。除此之外该系统较为复杂，价格昂贵[21],[22]。(5)非分散红外(NDIR)法非分散红外(Non-dispersiveI

6、nfrared，NDIR)法是一种高稳定、高精度、快速且准确的气体检测仪。该检测方法原理是红外波段的激光透过吸收池后，经过不同中心波长的滤波片后被光电探测器探测，系统中滤波片有两个，一个测量滤波片对应检测气体吸收峰波长，通过测量滤波片对与探测气体的浓度有关的光强进行探测；另一种参考滤波片对应检测气体非吸收峰波长，通过参考滤波片探测在检测条件不变的情况下的背景信号。但该检测方法使用的是宽谱光源，光源发出的光易发散，所以难以实现长距离检测。(6)可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)法可调谐半导体激光吸收光谱(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopyTDLAS

7、)法是一种高分辨率、高灵敏度、实时、快速的在线检测技术。该方法是利用分布反馈(DFB)激光器的激光调谐特性，通过调节激光器输入电流或控制温度改变输出波长。结合谐波检测技术，调节激光器输入电流和温度对探测气体的吸收中心波长处进行吸收探测。该激光器可实现谱线线宽较窄的扫描，因此可避免其他气体吸收峰的干扰，提高了选择性。在结合长光程技术下，可使检测限达到ppm~ppt级别[23],[24]。TDLAS检