激光在線氣體分析儀的應用

鄧文平，俞大海，李鷹，顧海濤，陳英斌，王健

（聚光科技（杭州）股份有限公司，杭州310052）

在線分析儀表是適用于測量工業現場介質組分或物料特性，并進行連續分析的一類儀器，廣泛應用于石化、化工、冶金、電力、輕工、制藥、半導體、環保等流程工業領域。

流程工業的發展和升級，對在線分析儀表的測量準確性、響應速度和可靠性要求越來越高。為了減少檢測試樣的粉塵、濕度、溫度對測量準確性和可靠性的影響，色譜分析儀、紅外光譜氣體分析儀、電化學分析儀、磁氧分析儀等傳統在線分析系統常需要復雜的預處理系統。預處理系統的應用增加了采樣處理時間，產生了分析的純滯后時間，還會大幅增加系統運行的故障率和維護工作量。電化學分析儀雖然能夠原位測量，但傳感器漂移大、壽命短等缺點限制了其應用范圍。此外，當前廣泛應用于流程工業的傳統非色散紅外光譜氣體分析技術因采用濾光片寬帶光源，被測試樣間容易存在交叉干擾，而且在微量組分的檢測中一直受到背景氣體影響，會產生大漂移等問題。

激光在線氣體分析技術代表了近20年來在線分析技術的最新進展。該技術基于可調諧半導體激光吸收光譜TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy）氣體分析技術，利用激光能量被氣體分子“選頻”吸收形成高分辨率吸收光譜的原理來進行高精度、高可靠性的氣體體積分數測量。該技術在20世紀70年代被提出時，主要作為高精度實時分析手段應用于航空航天等領域的前沿基礎研究。……