光聲光譜法是基于光聲效應的新型光譜技術,有别于傳統的紅外光譜術,它将光信号有效轉換成聲信号,并通過精密微音器對聲音信号的檢測計算得到最終的氣體濃度。由于光聲光譜技術的特殊光學結構以及在信号采集、信号處理過程中的特殊計算過程,使此方法能高效采 集微弱光聲信号,并有效剔除背景信号的幹擾,非常适用于痕量氣體濃度檢測領域,以及在複雜環境中的無幹擾檢測。
對于聲音信号的采集,我們使用矽微音器。傳統的電容式微音器沒有任何電源抑制能力,很小的電源電壓波動就将導緻間歇性噪音。而且在機械設計方面,傳統電容式微音器不僅能夠檢測聲音信号,還能檢測出機械振動,并最終把振動轉換為低頻聲音信号,這樣,當此類微音器被置于振動環境時,振動将成為音頻系統的主要噪音源。
舒茨研發的光聲光譜痕量氣體分析儀系統采用非幹涉黑體輻射源作為光源,轉換效率達到90%(如圖),配合濾光片及斬波器,發出可調制光譜至光聲池。光聲池底部配有高精密微音器,檢測由光信号轉變而成聲信号。繼而計算出與聲音信号成比例的氣體濃度,靈敏度可達到0.01ppm甚至更高。
紅外線是一種電磁波,紅外輻射主要是熱輻射,當紅外輻射通過某氣體層時,氣體層中的極性分子(即非單元素氣體分子,如CO,CO2等)就會對紅外輻射進行選擇性的吸收,氣體對紅外線的吸收一般遵循朗伯特-比爾定律。 即:I=I0e-KCL式中:
紅外分析器的分析部分由以下部件組成:
一個能發出特定紅外波長的紅外輻射器----光源;
一個由參比氣室和分析氣室組成的測量池能檢測紅外輻射并将紅外輻射的能量變化轉換成電量的接受器(亦稱檢測器)。
由紅外光源發出二束能量相等的按照一定頻率進行調制的平行光束分别通過參比氣室和分析氣室後,由于分析氣室中吸收氣體(被測氣體)對紅外線的吸收,使原來能量相等的二束紅外線産生了能量差,然後又分别進入接收器的參比接收室和測量接收室。通過檢測元件将紅外線能量變化轉換成電量變化,再通過電氣部件的放大整流及線性化處理,儀器就能輸出一個與被測氣體濃度變化相對應的信号至計算機處理。
非色散紫外(non-dispersive ultra-violet,NDUV)技術,是一種通過濾光片對入射光進行濾光,以獲取待測氣體在紫外波段中的特征吸收波段,再将特征吸收波段的光通過分光儀分成兩束,分别送入樣品池和參考池,然後通過兩個探測器對光強度進行探測,最後通過基于Lambert-Beer定律的雙除法運算處理技術來獲得待測氣體濃度的光學技術。
我們使用AlGaN-LED作為非色散紫外的光源,可以覆蓋360nm到230nm.并且為了延長紫外光源的壽命,我們使用特殊光源控制闆 ,可延長紫外光源壽命至3年以上,解決了紫外光源易損耗的難點。
S-UltraSense 适用于各類複雜工業環境下的氣體濃度檢測,在超低量程表現出優質的檢測精度。對于氮氧化物的檢測能夠精确分出一氧化氮和二氧化氮的氣體濃度,适用于超低排放煙氣的檢測。同時也覆蓋如硫化物等工業過程氣體的精确檢測。
激光檢測産品采用可調諧二極管激光器作為檢測光源,通過調制激光器注入電流,使激光波長周期性地掃描,覆蓋待測氣體的特征吸收譜線。工作狀态下,激光信号被待測氣體所吸收,通過激光吸收光譜的強弱變化即可準确反演出待測氣體的濃度值。如圖。
順磁傳感器利用了氧的順磁敏感性。
該傳感器由兩個玻璃球組成,安裝在一個旋轉懸浮裝置上。這個裝置懸浮在強磁場中。周圍氣體中的氧被磁場吸引,對玻璃球産生作用力。作用在懸浮體上的扭矩強度與周圍氣體的氧含量成正比。
參考圖1,測量系統為“零平衡”。懸浮組件的“零”位置(用氮測量)是由一個感光器感知的,該感光器接收連接在懸浮組件上的鏡子反射的光線。反饋可以達到兩個目的:
第一,當氧氣被引入模塊時,作用在懸挂組件上的扭矩由線圈中反饋電流産生的恢複扭矩平衡。反饋電流與樣品氣體的體積磁化率成正比,因此,校準後,與樣品中氧氣的分壓成正比。因此,電流可以精确地測量氣體混合物中氧的濃度。
第二,電磁反饋“加強”懸架,嚴重阻尼和增加其固有頻率,使懸架抗沖擊。