LGA-4000激光气体分析仪

二、LGA-4000激光气体分析仪

(一)、简介

1、概要

LGA-4000激光气体分析仪能够在各种高温、高粉尘、高腐蚀等恶劣的环境下进行现场在线的气体浓度测量。

2、测量原理

LGA-4000激光气体分析仪是基于半导体激光吸收光谱（DLAS）气体分析测量技术的革新，能有效解决传统的气体分析技术中存在的诸多问题。

半导体激光吸收光谱（DLAS）技术利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理来测量气体浓度。由半导体激光器发射出特定波长的激光束（仅能被被测气体吸收），穿过被测气体时，激光强度的衰减与被测气体的浓度成一定的函数关系，因此，通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。

3、系统组成

LGA-4000激光气体分析仪由激光发射、光电传感和分析模块等构成，如图 1.2所示。由激光发射模块发出的激光束穿过被测烟道（或管道）,被安装在直径相对方向上的光电传感模块中的探测器接收，分析控制模块对获得的测量信号进行数据采集和分析，得到被测气体浓度。在扫描激光波长时，由光电传感模块探测到的激光透过率将发生变化，且此变化仅仅是来自于激光器与光电传感模块之间光通道内被测气体分子对激光强度的衰减。光强度的衰减与探测光程之间的被测气体含量成正比。因此，通过测量激光强度衰减可以分析获得被测气体的浓度。

图4、

●●●●5

L

激光发射光电传感

控制模块

及控制

环境温度-30℃—60℃

安装安装方式原位安装或旁路安装

表1.1 LGA-4000激光气体分析仪规格和技术参数表

种类测量下限测量范围种类测量下限测量范围

O20.01%Vol. 0-1%V ol., 0-100%V ol. CO 40 ppm 0-8000ppm,0-100%V ol. CO220 ppm 0-2000ppm,0-100%V ol. H2O 0.03 ppm 0-3 ppm, 0-70%Vol.

H2S 2 ppm 0-200 ppm, 0-30%V ol. HF 0.01 ppm 0-1 ppm, 0-10000 ppm HCL 0.01 ppm 0-7 ppm, 0-8000 ppm HCN 0.2 ppm 0-20 ppm，0-1%V ol. NH30.1 ppm 0-10 ppm, 0-1%V ol. CH410 ppm 0-200ppm, 0-10%V ol. C2H20.1 ppm 0-10 ppm, 0-70%V ol. C2H4 1.0 ppm 0-100ppm, 0-70%V ol.

表1.2 LGA-4000激光气体分析仪常规气体测量种类及指标

6、运行和维护

LGA-4000系列气体分析系统内置了高性能微处理器，自动化程度非常高，操作简单易学。由于避免了易磨损的运动部件和其他需经常更换的部件，日常预防性维护主要局限于周期性地目测检查和清洁光学视窗，系统通常也无须在这些预防性维护后进行重新调整。（二）、系统介绍

1、、基本组成

图2.1. LGA-4000激光气体分析仪示意图

LGA-4000激光气体分析仪采用了集成化、模块化的设计方式，系统主要功能模块是由发射单元和接收单元构成（见图 2.1）。发射单元驱动半导体激光器，将探测激光发射，并穿过被测环境，由接收单元进行光电转换，将传感信号送回发射单元，由发射单元的中央处理模块对光谱数据进行分析，获得测量结果。

基于半导体激光吸收光谱（DLAS）技术的LGA-4000激光气体分析仪具有无须采样预处理系统，恶劣环境适应力强等诸多优势，可实现响应速度快、精度高的原位（In-Situ）测量。当LGA-4000激光气体分析仪采用原位安装形式时，发射单元和接收单元通过连接单元直接安装在过程管道上，系统的相关尺寸如图2.2所示。

单位: mm

2、发射单元

图2.3 LGA-4000发射单元实物图

LGA-4000激光气体分析仪的发射单元由人机界面、激光器驱动模块、中央处理模块、半导体激光器和精密光学元件等器件组成，主要实现半导体激光发射、光谱数据处理和人机交互等功能，其外形见图2.3。发射单元通过连接锁箍与连接单元（或标定单元）连接，连接单元仪表由吹扫接口、光路调整机构、维护切断阀门和安装法兰等组成。在对发射单元进行清洁或其他维护时，维护切断阀门可起到隔绝过程管道和操作环境，防止危险气体泄漏的作用。

3接收单元

图2.4 LGA-4000接收单元实物图

LGA-4000激光气体分析仪的接收单元由光电传感器、信号处理模块、电源模块和精密光学元件等部分组成，其外形见图2.4。接收单元的主要功能是接收传感信号，并将光谱吸收信号传输至发射单元进行处理。与发射单元相同，接收单元也是通过连接锁箍与连接单元（或标定单元）连接，连接单元仪表由吹扫接口、光路调整机构，维护切断阀门和安装法兰

等组成。

4正压控制模块

由于LGA-4000激光气体分析仪大量应用在一些存在爆炸可能的危险场合，需要对气体分析仪本身进行专门的防爆设计，以达到危险性环境的应用要求。因此，LGA-4000激光气体分析仪有专门的防爆设计，其发射和接收单元采用正压防爆设计（防爆等级：Expxmd IICT5

2.5）激光

每格代表压力100Pa 。

电源（Power ）指示灯：红色LED 指示灯，用于指示正压控制模块的电源情况。红灯亮表示正压控制模块已经正常上电。

状态（State ）指示灯：能显示红、绿、黄的LED 三色指示灯，其中：

·指示灯不亮：发射和接收单元内部压力处于低压状态（小于300Pa ），正压控制单元不接通LGA-4000发射和接收单元的供电电源；

·指示灯呈黄色：发射和接收单元内部压力已从低压状态进入正常工作状态（500Pa-1000Pa），正压控制单元正处于换气延时（15分钟）等待中。此时，正压控制单元仍不接通发射和接收单元的供电电源；

·指示灯呈绿色：发射和接收单元内部压力已经达到正常工作状态，并完成换气，此时正压控制单元接通发射和接收单元的供电电源，系统处于正常工作状态。

·指示灯呈红色：发射和接收单元压力处于警告工作状态，此时压力可能可能处于欠压(300Pa-500Pa)或者过压(>1000Pa)状态，此时正压控制单元仍会接通发射和接收单元的供电

5吹

图2.6 LGA-4000吹扫单元接口定义和尺寸图