HIKVISION TDLAS Technology

HIKVISION TDLAS TechnologyTunable Diode Laser Absorption Spectroscopy.

HIKVISION TDLAS TechnologyTunable Diode Laser Absorption Spectroscopy.

Είναι μια εξαιρετικά ευαίσθητη και επιλεκτική τεχνολογία ανίχνευσης αερίων που χρησιμοποιεί λέιζερ για τη μέτρηση της συγκέντρωσης συγκεκριμένων αερίων σε ένα μείγμα.

H τεχνολογία TDLAS βασίζεται στον νόμο Beer-Lambert, μια θεμελιώδη αρχή στη φασματοσκοπία. Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι η ποσότητα του φωτός που απορροφάται από μια ουσία είναι ευθέως ανάλογη με τη συγκέντρωση αυτής της ουσίας και το μήκος της διαδρομής που διανύει το φως μέσα από αυτήν. Με απλούστερους όρους, όσο περισσότερα μόρια αερίου υπάρχουν και όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση που διανύει το φως μέσα από το αέριο, τόσο περισσότερο φως θα απορροφηθεί.

Βασικά στοιχεία της εφαρμογής της τεχνολογίας TDLAS

Συντονιζόμενος λέιζερ διόδου: Αυτή είναι η καρδιά του συστήματος TDLAS. Σε αντίθεση με τα κανονικά λέιζερ που εκπέμπουν ένα σταθερό μήκος κύματος, αυτά τα λέιζερ μπορούν να ρυθμιστούν με ακρίβεια ώστε να εκπέμπουν φως μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος μήκους κύματος. Αυτή η δυνατότητα συντονισμού επιτρέπει στο λέιζερ να στοχεύει τις μοναδικές γραμμές απορρόφησης διαφορετικών μορίων αερίου.
Κυψέλη αερίου: Εδώ εισάγεται το δείγμα αερίου. Έχει σχεδιαστεί για να παρέχει ένα καθορισμένο μήκος διαδρομής για τη διέλευση της δέσμης λέιζερ μέσα από το αέριο, διασφαλίζοντας ακριβείς μετρήσεις βάσει του νόμου Beer-Lambert.

Η κυψέλη αερίου μπορεί να είναι ανοικτής διαδρομής (για παρακολούθηση του αέρα περιβάλλοντος) ή κλειστή διαδρομή (για ανάλυση δειγμάτων εξαγόμενων αερίων).
Φωτοανιχνευτής: Αυτό το στοιχείο μετρά την ένταση του φωτός του λέιζερ αφού περάσει μέσα από την κυψέλη αερίου. Συγκρίνοντας την αρχική ένταση με την λαμβανόμενη ένταση, μπορεί να προσδιοριστεί η ποσότητα φωτός που απορροφάται από το αέριο.
Μονάδα Επεξεργασίας Σήματος: Αυτή η μονάδα αναλύει τα σήματα από τον φωτοανιχνευτή. Χρησιμοποιεί εξελιγμένους αλγόριθμους για να λαμβάνει υπόψη παράγοντες όπως ο θόρυβος και οι παρεμβολές περιβάλλοντος, διασφαλίζοντας ακριβείς και αξιόπιστες μετρήσεις συγκέντρωσης αερίου.

Αναλυση της διαδικασίας:

Σάρωση μήκους κύματος: Το συντονιζόμενο λέιζερ διόδου σαρώνεται με ακρίβεια σε ένα στενό εύρος μήκους κύματος που περιλαμβάνει τη συγκεκριμένη γραμμή απορρόφησης του αερίου στόχου.
Μέτρηση απορρόφησης: Καθώς το μήκος κύματος του λέιζερ ταιριάζει με τη γραμμή απορρόφησης του αερίου, τα μόρια του αερίου απορροφούν φωτόνια από τη δέσμη λέιζερ, μειώνοντας την έντασή της.
Φασματική Ανάλυση: Ο φωτοανιχνευτής μετρά τις αλλαγές στην ένταση του φωτός, δημιουργώντας ένα φάσμα απορρόφησης. Αυτό το φάσμα στη συνέχεια αναλύεται για να ταυτοποιηθεί το αέριο στόχο και να προσδιοριστεί η συγκέντρωσή του.

Προηγμένες τεχνικές:

Φασματοσκοπία διαμόρφωσης μήκους κύματος (WMS): Αυτή η τεχνική ενισχύει περαιτέρω την ευαισθησία και την επιλεκτικότητα του TDLAS διαμορφώνοντας γρήγορα το μήκος κύματος του λέιζερ. Αυτό βοηθά στη διάκριση του σήματος απορρόφησης από το θόρυβο του περιβάλλοντος και τις παρεμβολές.
Φασματοσκοπία Διαμόρφωσης Συχνότητας (FMS): Παρόμοια με το WMS, το FMS διαμορφώνει τη συχνότητα του λέιζερ, προσφέροντας ακόμη μεγαλύτερη ευαισθησία και ακρίβεια, ιδιαίτερα για την ανίχνευση ιχνών αερίων.

 Πλεονεκτήματα του TDLAS:

Υψηλή ευαισθησία: Το TDLAS μπορεί να ανιχνεύσει συγκεντρώσεις αερίου σε επίπεδα μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) ή ακόμη και μέρη ανά δισεκατομμύριο (ppb).
Υψηλή επιλεκτικότητα: Στοχεύοντας συγκεκριμένες γραμμές απορρόφησης, το TDLAS μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια τη συγκέντρωση ενός συγκεκριμένου αερίου ακόμη και σε πολύπλοκα μείγματα.
Γρήγορος χρόνος απόκρισης: Το TDLAS παρέχει μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο, επιτρέποντας την άμεση ανίχνευση αλλαγών στη συγκέντρωση αερίου.
Μη επεμβατικό: Το TDLAS μπορεί συχνά να εφαρμοστεί χωρίς να χρειάζεται εξαγωγή ή χειρισμός του δείγματος αερίου, καθιστώντας το κατάλληλο για επιτόπιες μετρήσεις.
Στιβαρό και αξιόπιστο: Τα συστήματα TDLAS είναι συνήθως σχεδιασμένα για βιομηχανικά περιβάλλοντα και αντέχουν σε σκληρές συνθήκες.

Εφαρμογές του TDLAS:

Έλεγχος Βιομηχανικής Διεργασίας: Παρακολούθηση των συγκεντρώσεων αερίου σε χημικά εργοστάσια, διυλιστήρια και εργοστάσια παραγωγής ενέργειας για τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών και τη διασφάλιση της ασφάλειας.
Περιβαλλοντική Παρακολούθηση: Μέτρηση ατμοσφαιρικών ρύπων, αερίων θερμοκηπίου και άλλων ατμοσφαιρικών συστατικών.
Ιατρικά διαγνωστικά: Ανάλυση δειγμάτων αναπνοής για την ανίχνευση ασθενειών και την παρακολούθηση της υγείας των ασθενών.

Αυτοκινητοβιομηχανία: Παρακολούθηση εκπομπών από οχήματα για συμμόρφωση με τους περιβαλλοντικούς κανονισμούς.
Επιστημονική Έρευνα: Χρησιμοποιείται σε διάφορα ερευνητικά πεδία, συμπεριλαμβανομένης της ατμοσφαιρικής χημείας, της επιστήμης της καύσης και της αστροφυσικής.
Ναυτιλία Παρακολούθηση συγκεντρωσεων αερίου και πιθανων διαρροών