【聚焦激光】高稳定性激光甲烷遥测仪，助力气体探测

TDLAS技术采用了半导体激光光源，MHz级别的光谱线宽远小于待测气体单根吸收谱线的线宽，频率扫描范围可避开其他气体吸收谱线，有效避免交叉干扰，不会对其它气体产生误报，而传统NDIR红外光源的线宽则达到数百GHz

随着国民经济的不断发展，对煤炭的需求也与日俱增，在保证采矿业顺利进行时，安全是非常重要的。近年来，我国煤矿多次发生井下瓦斯事故，伤亡人数超过全部重大事故伤亡人数的一半。瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），约占83-89%,它是在成煤过程中形成并储存于煤层中的气体。甲烷气体无色、无味、无嗅,它本身无毒,对人体的主要危害是超限时能引起人窒息死亡，但它具有易燃、易爆等特点，与空气混合达到一定浓度后，遇高温火源引起燃烧或爆炸。历史上，作为煤矿事故的主要原因之一的甲烷爆炸事件频繁发生，造成了重大伤亡和经济损失，教训深刻。因此,为避免煤矿事故的发生，井下气体的检测非常重要。

市面上常见的检测甲烷气体浓度的测量方法有：载体催化型、光干涉型、热导型和红外光谱吸收型。前三种为传统甲烷传感器，检测精度低，且检测范围窄，难以检测高浓度的甲烷。同时，由于传感器的一致性、稳定性差，需要经常校准，使用不便且维护成本高。

第四种为红外吸收光谱检测技术，主要技术包括非色散红外（NDIR）、激光式（TDLAS）。其中，TDLAS技术采用了半导体激光光源，MHz级别的光谱线宽远小于待测气体单根吸收谱线的线宽，频率扫描范围可避开其他气体吸收谱线，有效避免交叉干扰，不会对其它气体产生误报，而传统NDIR红外光源的线宽则达到数百GHz。该项技术于2018年前后批量应用于燃气阀井的甲烷泄漏监测，属于新一代的甲烷泄漏监测技术。

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）原理，每种气体分子都会吸收特定波长的光。当一束激光穿过气团后，输出光将会减弱或者损失部分能量。在光谱学上通过分析某种气体特定吸收谱线对光的吸收程度，计算出该气体的浓度。这种吸收不受温度湿度压力等环境影响，因而具有高度的稳定性，可用于甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、一氧化碳（CO）、氨气（NH3）等气体探测。

激光甲烷气体遥测仪，包括用于发射激光和接收反射偏转光的光机系统、用于检测分析激光吸收量的信号处理系统、用于预警甲烷浓度超标的显示报警系统以及壳体组件。

通过向目标点（气体管道、天花板、墙体、地板、地面等）发射激光束，然后检测从目标点被反射回来的激光束的辐射数值，经过信号处理系统来判断被测试环境中是否有气体泄漏，并将气体浓度以ppm-m或%vol.为单位显示在遥测仪中。在使用时，只需将激光光束指向待测目标上，用户无需进入到待测管道所在的潜在危险区域。

北京卓立汉光（北京先锋泰坦科技有限公司为北京卓立汉光仪器有限公司子公司）长期以来一直专注于激光光谱学在中国市场的应用，经过二十多年的耕耘，我们可以为客户提供多款采用TDLAS技术进行甲烷气体检测的产品。

DFB（Distribution Feedback Laser）激光器是目前市面上TDLAS系统中常见的激光器，它作为发射光源，具有优秀的单色性和窄线宽，以及出色的灵敏性和准确度。

专门为甲烷遥测仪设计的激光二极管，波长范围从1640 - 1670nm，独有的离散模式(DM)技术使其在避免跳模的同时，拥有良好的SMSR性能和有竞争力的价格。

如下列表是中心波长为1653.7nm的DM激光器的主要参数。

高性能InGaAs红外探测器具有快速的响应时间、出色的灵敏度和长期的可靠性。根据In、Ga、As三种元素的比例不同，探测器有四种截止选择，分别为1.9µm, 2.2µm,2.4µm和2.6µm，为客户的不同应用提供最合适的产品。

高性能InGaAs红外探测器有非制冷和半导体制冷两种温度控制模式可选。探测器内置热电冷却器（TEC）,将温度控制在-80℃至-20℃，很大幅度上大降低了热噪声和背景辐射对输出信号的影响。同时，内部一体化集成低噪声前置运放+温度控制单元，使其在保证高灵敏度和响应时间的同时，具有高稳定性和高信噪比，能有效屏蔽电磁干扰，结构紧凑，方便操作，广泛应用于环境监测、温度测量、安全监测、医疗分析、工业控制等领域。