激光甲烷遙測儀檢測技術(shù)
- 檢測甲烷氣體濃度含量的意義
隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對煤炭的需求也與日俱增，在保證采礦業(yè)順利進(jìn)行時，安全是非常重要的。近年來，我國煤礦多次發(fā)生井下瓦斯事故，傷亡人數(shù)超過全部重大事故傷亡人數(shù)的一半。瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），約占83-89%,它是在成煤過程中形成并儲存于煤層中的氣體。甲烷氣體無色、無味、無嗅,它本身無毒,對人體的主要危害是超限時能引起人窒息死亡，但它具有易燃、易爆等特點，與空氣混合達(dá)到一定濃度后，遇高溫火源引起燃燒或爆炸。歷史上，作為煤礦事故的主要原因之一的甲烷爆炸事件頻繁發(fā)生，造成了重大傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，教訓(xùn)深刻。因此,為避免煤礦事故的發(fā)生，井下氣體的檢測非常重要。
- 常見的檢測甲烷氣體濃度的測量方法
市面上常見的檢測甲烷氣體濃度的測量方法有：載體催化型、光干涉型、熱導(dǎo)型和紅外光譜吸收型。前三種為傳統(tǒng)甲烷傳感器，檢測精度低，且檢測范圍窄，難以檢測高濃度的甲烷。同時，由于傳感器的一致性、穩(wěn)定性差，需要經(jīng)常校準(zhǔn)，使用不便且維護(hù)成本高。
第四種為紅外吸收光譜檢測技術(shù)，主要技術(shù)包括非色散紅外（NDIR）、激光式（TDLAS）。其中，TDLAS技術(shù)采用了半導(dǎo)體激光光源，MHz級別的光譜線寬遠(yuǎn)小于待測氣體單根吸收譜線的線寬，頻率掃描范圍可避開其他氣體吸收譜線，有效避免交叉干擾，不會對其它氣體產(chǎn)生誤報，而傳統(tǒng)NDIR紅外光源的線寬則達(dá)到數(shù)百GHz。該項技術(shù)于2018年前后批量應(yīng)用于燃?xì)忾y井的甲烷泄漏監(jiān)測，屬于*新一代的甲烷泄漏監(jiān)測技術(shù)。
三、激光甲烷遙測儀的工作原理
基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）原理，每種氣體分子都會吸收特定波長的光。當(dāng)一束激光穿過氣團(tuán)后，輸出光將會減弱或者損失部分能量。在光譜學(xué)上通過分析某種氣體特定吸收譜線對光的吸收程度，計算出該氣體的濃度。這種吸收不受溫度濕度壓力等環(huán)境影響，因而具有高度的穩(wěn)定性，可用于甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、一氧化碳（CO）、氨氣（NH3）等氣體探測。
- 激光甲烷遙測儀的結(jié)構(gòu)組成
激光甲烷氣體遙測儀，包括用于發(fā)射激光和接收反射偏轉(zhuǎn)光的光機(jī)系統(tǒng)、用于檢測分析激光吸收量的信號處理系統(tǒng)、用于預(yù)警甲烷濃度超標(biāo)的顯示報警系統(tǒng)以及殼體組件。
通過向目標(biāo)點（氣體管道、天花板、墻體、地板、地面等）發(fā)射激光束，然后檢測從目標(biāo)點被反射回來的激光束的輻射數(shù)值，經(jīng)過信號處理系統(tǒng)來判斷被測試環(huán)境中是否有氣體泄漏，并將氣體濃度以ppm-m或%vol.為單位顯示在遙測儀中。在使用時，只需將激光光束指向待測目標(biāo)上，用戶無需進(jìn)入到待測管道所在的潛在危險區(qū)域。
- 如何為激光甲烷遙測儀選擇合適的器件
北京卓立漢光長期以來一直專注于激光光譜學(xué)在中國市場的應(yīng)用，經(jīng)過二十多年的耕耘，我們可以為客戶提供多款采用TDLAS技術(shù)進(jìn)行甲烷氣體檢測的產(chǎn)品。
DFB（Distribution Feedback Laser）激光器
DFB（Distribution Feedback Laser）激光器是目前市面上TDLAS系統(tǒng)中常見的激光器，它作為發(fā)射光源，具有的單色性和窄線寬，以及出色的靈敏性和準(zhǔn)確度。
專門為甲烷遙測儀設(shè)計的激光二極管，波長范圍從1640 - 1670nm，獨有的離散模式(DM)技術(shù)使其在避免跳模的同時，擁有卓越的SMSR性能和極具競爭力的價格。
如下列表是中心波長為1653.7nm的DM激光器的主要參數(shù)。
部分典型MD激光器的列表如下
|
產(chǎn)品型號 |
中心波長 （nm） |
輸出功率 （mW） |
檢測氣體 |
封裝形式 |
備注說明 |
|
EP760-0-VC |
760 |
0.5-1 |
（ 氧氣）02 |
TO56/TO39 |
VCSEL 760nm+/-1nm |
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EP1273-0-DM |
1273 |
5-12 |
（ 氟化氫 ）HF |
T056/T039／蝶形 |
1273nm+/-1nm |
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EP1278-1-DM |
1278.1 |
5-12 |
（ 氟化氫 ）HF |
T056/T039／蝶形 |
1278.1nm+/-1nm |
|
EP1343-0-DM |
1343 |
5-12 |
（ 高溫水 ）H2O |
T056/T039／蝶形 |
1343nm+/-1nm |
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EP1392-5-DM |
1392.5 |
5-12 |
（ 水分子 ）H2O |
T056/T039／蝶形 |
1392.5nm+/-1nm |
|
EP1398-0-DM |
1398 |
5-10 |
（ 高溫水 ）H2O |
T056/T039／蝶形 |
1398nm+/-1nm |
|
EP1512-2-DM |
1512.2 |
7-10 |
（ 氨氣）NH3 |
T056/T039／蝶形 |
1512.2nm+/-1 nm |
|
EP1521-0-DM |
1521 |
5-12 |
（ 乙快 ）C2H2 |
T056/T039／蝶形 |
1521nm+/-1nm |
|
EP1531-0-DM |
1531 |
5-10 |
（ 乙烘 ）C2H2 |
T056/T039／蝶形 |
1531nm+/-1nm |
|
EP1564-5-DM |
1564 |
5-10 |
（一氧／二氧化碳 ）CO/C02 |
T056/T039／蝶形 |
1564.5nm+/-1nm |
|
EP1566-0-DM |
1566 |
5-10 |
（一氧化碳 ）CO |
T056/T039／蝶形 |
1566nm+/-1nm |
|
產(chǎn)品型號 |
中心波長 （nm） |
輸出功率 （mW） |
檢測氣體 |
封裝形式 |
備注說明 |
|
EP1573-3-DM |
1573.3 |
4-8 |
（二氧化碳 ）CO2 |
T056/T039／蝶形 |
1573.3nm+/-1nm |
|
EP1574-5-DM |
1574.5 |
4-8 |
（硫化氫 ）H2S |
T056/T039／蝶形 |
1574.5nm+/-1nm |
|
EP1578-0-DM |
1578 |
4-8 |
（一氧/二氧化碳/硫化氫）CO/C02/H2S |
T056/T039／蝶形 |
1578nm+/-1nm |
|
EP1590-0-DM |
1590 |
5-8 |
（硫化氫 ）H2S |
T056/T039／蝶形 |
1590nm+/-1nm |
|
EP1602-9-DM |
1602.9 |
5-8 |
（二氧化碳 ）CO2 |
T056/T039／蝶形 |
1602.9nm+/-1nm |
|
EP1625-0-DM |
1625 |
5-8 |
（乙炳 ）CzH4 |
T056/T039／蝶形 |
1625nm+/-1nm |
|
EP1629-5-DM |
1629.5 |
5-8 |
（乙烯 ）CzH4 |
T056/T039／蝶形 |
1629.5nm+/-1nm |
|
EP1630-2-DM |
1630.2 |
5-8 |
（乙烯 ）CzH4 |
T056/T039／蝶形 |
1630.2nm+/-1nm |
|
EP1651-0-DM |
1651 |
3-10 |
（甲院）CH4 |
T056/T039／蝶形 |
1651nm+/-1nm |
|
EP1653-7-DM |
1653.7 |
3-5 or 5-8 |
（甲院）CH4 |
T056/T039／蝶形 |
1653.7nm+/-1nm |
|
EP1654-DM-B |
1653.7 |
1-2 |
（甲院）CH4 |
T039 |
1653.7nm+/-1nm |
|
EP1678-6-DM |
1678.6 |
3-8 |
（乙院）C2H6 |
T056/T039／蝶形 |
1678.6nm+/-1nm |
|
EP1680-2-DM |
1680.2 |
3-8 |
（乙院）C2H6 |
T056/T039／蝶形 |
1680nm+/-1nm |
|
EP1683-0-DM |
1683 |
3-8 |
（乙院）C2H6 |
T056/T039／蝶形 |
1683nm+/-1nm |
|
EP1686-4-DM |
1686.4 |
3-8 |
（丙酣 ）C3H60 |
T056/T039／蝶形 |
1686.4nm+/-1nm |
|
EP1742-2-DM |
1742.2 |
4-8 |
（氯化氫）HCI |
T056/T039／蝶形 |
1742.2nm+/-1nm |
|
EP1854-0-DM |
1854 |
2-7 |
（水分子）HzO |
T056/T039／蝶形 |
1854nm+/-1nm |
|
EP1877-0-DM |
1877 |
2-7 |
（水分子）HzO |
T056/T039／蝶形 |
1877nm+/-1nm |
|
EP2004-0-DM |
2004 |
1-3 |
（二氧化碳）CO2 |
T056/T039／蝶形 |
2004nm+/-1nm |
|
EP2050-0-DM |
2050 |
1.5-2 |
（二氧化碳）CO2 |
蝶形 |
2050nm+/-1nm |
|
EP2122-0-DM |
2122 |
1-2 |
（氫氣）Hz |
蝶形 |
2122nm+/-1nm |
|
EP2330-0-DM |
2330 |
1-3 |
（一氧化碳）CO |
T039 |
2325nm-2336nm |
|
EP2327-0-DM |
2327 |
1-3 |
（一氧化碳）CO |
T039 |
2325nm 2336nm |
InGaAs紅外探測器
高性能InGaAs紅外探測器具有快速的響應(yīng)時間、出色的靈敏度和長期的可靠性。根據(jù)In、Ga、As三種元素的比例不同，探測器有四種截止選擇，分別為1.9µm, 2.2µm,2.4µm和2.6µm，為客戶的不同應(yīng)用提供合適的產(chǎn)品。
高性能InGaAs紅外探測器有非制冷和半導(dǎo)體制冷兩種溫度控制模式可選。探測器內(nèi)置熱電冷卻器（TEC）,將溫度控制在-80℃至-20℃，極大降低了熱噪聲和背景輻射對輸出信號的影響。同時，內(nèi)部一體化集成低噪聲前置運放+溫度控制單元，使其在保證高靈敏度和響應(yīng)時間的同時，具有高穩(wěn)定性和高信噪比，能有效屏蔽電磁干擾，結(jié)構(gòu)緊湊，方便操作，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、溫度測量、安全監(jiān)測、醫(yī)療分析、工業(yè)控制等領(lǐng)域。
主要InGaAs紅外探測器選型表
13810233784
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