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一氧化碳激光氣體分析儀的核心部分是一個激光檢測裝置
閱讀：678 發(fā)布時間：2022-11-23
一氧化碳激光氣體分析儀的核心部分是一個激光檢測裝置，其中的氦氖激光器可以發(fā)射一種安全的低功率單波激光到一個氣體測試腔內(nèi)。由于激光能量微弱，裝置內(nèi)部通過檢測腔兩端的反射鏡不斷進(jìn)行反射，將能量放大1000倍左右。光子與氣體分子發(fā)生碰撞后發(fā)生散射，產(chǎn)生一種不同于激光頻譜的光譜，而且不同分子散射出來的光譜是特定不相同的，這就是我們所稱的“拉曼散射光譜”。檢測腔內(nèi)壁裝有8個光學(xué)濾波器和光電傳感器，用來吸收和檢測不同分子的特定光譜頻率，從而得到8種不同待測氣體成分含量。
一氧化碳激光氣體分析儀原理：
1.朗伯-比爾定律
因此，TDLAS技術(shù)是一種高分辨率的光譜吸收技術(shù)，半導(dǎo)體激光穿過被測氣體的光強(qiáng)衰減可用朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律表述式中，IV，0和IV分別表示頻率V的激光入射時和經(jīng)過壓力P，濃度X和光程L的氣體后的光強(qiáng)；S(T)表示氣體吸收譜線的強(qiáng)度；線性函數(shù)g(v-v0)表征該吸收譜線的形狀。通常情況下氣體的吸收較小，可用式(4-2)來近似表達(dá)氣體的吸收。這些關(guān)系式表明氣體濃度越高，對光的衰減也越大。因此，可通過測量氣體對激光的衰減來測量氣體的濃度。
2.光譜線的線強(qiáng)
氣體分子的吸收總是和分子內(nèi)部從低能態(tài)到高能態(tài)的能級躍遷相聯(lián)系的。線強(qiáng)S(T)反映了躍遷過程中受激吸收、受激輻射和自發(fā)輻射之間強(qiáng)度的凈效果，是吸收光譜譜線較基本的屬性，由能級間躍遷概率經(jīng)及處于上下能級的分子數(shù)目決定。分子在不同能級之間的分布受溫度的影響，因此光譜線的線強(qiáng)也與溫度相關(guān)。如果知道參考線強(qiáng)S(T0)，其他溫度下的線強(qiáng)可以由下式求出式中，Q(T)為分子的配分函數(shù)；h為普朗克常數(shù)；c為光速；k為波爾茲曼常數(shù)；En為下能級能量。各種氣體的吸收譜線的線強(qiáng)S(T0)可以查閱相關(guān)的光譜數(shù)據(jù)庫。