在线半导体激光光谱分析技术
可调谐半导体激光吸收光谱法监测燃烧过程中CO浓度的变化
池， 经过 １０次反射后 ， １ 光程达 到 ４ ． ９ ５ｍ，由多次发射池 出
射的光束经平面反射镜反 射后 经过 １ ｍ长的参 考池到达 自 ０ｃ 平衡探测器的信号光进光 口。自平衡探测器 把光信号转换成 电信号并 由线性输出端 口输 出，输 出信号 进入 锁相放 大器 ，
由安装在计算机上的数据采集 卡进 行采 集 ， 并对 采集到 的信 号进行积分平均 。 本实验使用 ３ ０次平 均 ， 由计算 机对采集到 的信号进行 处理得到 Ｃ 的浓度值 。喷灯 位于多次反 射池 的 Ｏ
第 １ 期 １
束光通过 自聚 焦透镜 入射 到 自平衡 探测 器 的参考 光进 光 口， 另一束光经过 自聚焦透镜 进入 Ｈｅｒ ｔ 构 的多次反射 ｒｉ 结 ｏ
Ｃ Ｏ浓度进行实时在线测量 ， 这就使 得传 统采样 的气体 检测 方法如气 相 色 谱法 ＿、湿 化学 方 法 等难 以满 足 测 量 要求 。 ３ ］
摘
要
可调谐半导体激光吸收光谱技术 （ ｎｂ ｉ ｅａｅ ａｓｒｔ ｎ ｐｃ ｏｃｐ ， Ｄ Ａ ） ｔ ａｌｄ ｄ ｓｒ ｂｏｐｉ ｅ ｒｓｏｙ Ｔ Ｌ Ｓ 是利用 二极 ｕ ｅ ｏ ｌ ｏｓ ｔ
管激光器的波长调谐 特性 ， 获得被选定的待测气体特征 吸收线 的吸收光 谱 ， 而对待 测气体进 行定性 或定 从 量分析。它具有高灵敏 、 高分辨 以及快速检测等特点 ，已经广泛用 于大气 中多种痕量气体 的检测 以及泄漏气 体 的检测 ，也是在燃烧环境下对 气体进行 非侵 入式实 时测量 的理想方法 。Ｔ Ｌ Ｄ ＡＳ技术 与开放式 的多次 反射 池相结合 ，并利用 自平衡探 测加波长调制 的新 型检测方法 ，测量了酒精喷灯燃烧 过程 中产 生的 Ｃ Ｏ浓度 ， 从
基于TDLAS技术的在线多组分气体浓度检测系统
基于TDLAS技术的在线多组分气体浓度检测系统孙灵芳;于洪【摘要】为了提高环境气体监测精度,降低设备维护成本需求,设计了一种多组分气体同时或近同时在线检测系统.该系统基于TDLAS技术采用DFB可调谐激光测量气体浓度,能够实现760 nm O2和2 326 nm CO混合气体同时在线监测.设计发射单元、接收单元等模块,分析TDLAS可调谐激光检测、PID温度控制、锁相检测原理.结合火电厂烟道氧量浓度测试,对系统进行了验证.实验结果表明:与传统的工业气体测量装置相比,该系统能获得更高的精度、更快的响应速度以及良好的稳定性,适应恶劣环境能力强,具有较好的实用性及可行性.%In order to improve the accuracy of detecting the environmental gas in the industry and satisfy the requirement for reducing the equipment cost,a meanwhile online or nearly meanwhile on-line multi-component gas detection system was designed.Based on TDLAS technology,this system adopted the DFB tunable laser to detect the gas concentration.Moreover,it can also realize the online simultaneous detection of the mixed gas of 760 nm O2 and 2 326 nm CO.This paper designed and analyzed the modules such as transmitting unit and Receiving unit.TDLAS tunable laser detection,PID temperature control and principle of phase lock detection were analyzed.The system was verified through the test of flue oxygen concentration in the thermal power plant.According to the experimental result,comparing with the traditional industrial gas measuring device,this system has higher accuracy and faster response speed and goodstability,and has the strong ability to function in the harsh environment as well as the high applicability and feasibility.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】5页(P73-77)【关键词】光谱分析;多组分气体;锁相放大;正弦调制;谐波检测【作者】孙灵芳;于洪【作者单位】东北电力大学自动化工程学院,吉林吉林 132012;东北电力大学节能与测控技术研究中心,吉林吉林 132012;东北电力大学自动化工程学院,吉林吉林132012【正文语种】中文【中图分类】TP273可调谐半导体激光吸收光谱技术(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)利用分布反馈激光器(DFB)的窄线宽和波长调谐等特性来实现气体分子“指纹区”吸收谱线的扫描和测量,具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快、适应恶劣环境强等优点[1]。
物理实验技术中半导体激光器的使用方法详解
物理实验技术中半导体激光器的使用方法详解半导体激光器是当今物理实验技术中一种重要的工具，它在光学领域的研究和实验中发挥着重要的作用。
本文将详细介绍半导体激光器的使用方法，通过对其原理和应用的阐述，帮助读者更好地理解和运用这一技术。
半导体激光器的原理是利用半导体材料的特殊性质，通过注入电流来产生激发态电子，从而实现光的放大和放射。
其基本结构由n型和p型半导体材料构成的pn结构组成，其中施加的电压使得电子从n区域进入p区域，与空穴复合并辐射出能量。
这种辐射具有很高的单色性和方向性，可以产生相干的激光。
在实验中，使用半导体激光器需要注意以下几个方面。
首先，正确连接激光器的电路，确保电流的稳定和适当。
过高或过低的电流都会对激光器产生不良的影响，甚至损坏设备。
其次，应根据实验需要选择合适的波长，激光器的波长范围较广，可从红外到紫外不等。
因此，根据实验目的和材料特性来选择合适的波长十分重要。
使用半导体激光器时，还应注意安全问题。
激光器产生的光具有很强的聚焦和穿透能力，因此对眼睛和皮肤造成的损伤较大。
在操作过程中，应戴上适当的防护眼镜和手套，避免直接暴露于激光光束下。
此外，实验室中的工作区域应做好警示标识和隔离措施，以确保操作者和周围人员的安全。
除了常规的使用注意事项外，半导体激光器的使用还需要一些技术上的考虑。
例如，激光器的调谐和模式控制是实验中经常遇到的问题。
调谐是指根据实验需要调整激光器的波长，这可以通过改变注入电流、温度和施加外部定向场等方法实现。
模式控制则是要控制激光器输出的空间模式和横模式，以便满足实验需求。
这些技术方面的考虑需要一定的经验和专业知识。
半导体激光器在实验中的应用广泛，从基础研究到应用开发都有很多具体的案例。
例如，在光纤通信领域，半导体激光器被广泛应用于光纤的发送和接收，其高速、高效的特性使其成为现代通信技术的基石。
此外，在激光显示、光谱分析和荧光成像等领域，半导体激光器也发挥着重要的作用。
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、●●●●5L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。
原位拉曼光谱在线分析
原位拉曼光谱-实验应用
紫外共振拉曼光谱
荧光通常出现在 300~700 nm区域或者更长波长区域，而在紫 外区的某一波长以下荧光极少出现。
原位拉曼光谱-实验应用
紫外共振拉曼光谱
由于一些组分在紫外区有明显的吸收，紫外光可以选择性地 激发这些组分相应的信息，从而使与这些组分相关的拉曼信 号大大增强，得到共振拉曼光谱。相对于普通拉曼 (非共振拉 曼)，共振拉曼光谱的强度可以增大几个数量级。
25原位拉曼光谱原位拉曼光谱紫外拉曼光谱由于避开了荧光干扰和具有较高的灵敏度利用紫外拉曼以及共振拉曼光谱技术可以非常可靠准确地鉴别出微孔和介孔材料中活性位的结构紫外拉曼光谱在原位研究分子筛合成机理方面显示了强大的优越性将紫外拉曼技术推进到深紫外拉曼技术将会拓展其在分子筛材料杂原子分子筛材料以及宽禁带半导体材料表征方面的应用
探测器
探测器（CCD探测器）
原位拉曼光谱-机理介绍
原位拉曼在催化领域中的优势
➢ 拉曼光谱能够提供催化剂本身以及表面上物种的结构信息； ➢ 较容易实现原位条件(高温、高压、复杂体系)下的催化研究； ➢ 拉曼光谱可用于催化剂制备及反应过程的机理研究，特别是
水相到固相的实时研究。
原位拉曼的不足
荧光干扰和灵敏度较低是阻碍其广泛应用的最主要的问题
仪器分类
➢ 滤光器型拉曼光谱仪 ➢ 色散型拉曼光谱仪 ➢ 傅里叶变换型拉曼光谱仪
原位拉曼光谱-机理介绍
仪器结构
激发光源 采样系统 分光仪 检测器 数据处理系统
激光照射样品之后，样 品的拉曼散射光经过采 样系统输入至分光仪， 检测器将得到的拉曼光 谱数据输入至数据处理 系统进行分析。
半导体激光器发射光谱测量
实验C 半导体激光器发射光谱测量实验简介：半导体激光器是以半导体材料作为工作物质的激光器，也是近年来发展得最快的激光器之一。
1962年夏，通用电气实验室的Holonyak在温度为77K的条件下，实现时间短暂的注入受激辐射。
当时的半导体激光器采用同质结结构，由于它在室温下的阈值电流密度高达104A/cm2量级，故只能在液氮温度下才能连续工作，因而是没有实用价值的。
随着半导体工艺的发展，后来出现了能在室温下进行脉冲工作的半导体激光器。
1970 年研制成功的双异质结半导体激光器可在室温下连续工作，其阈值电流密度几乎降低了两个数量级。
20 世纪70年代中期开始出现了一些高功率、具有不同特点、频率响应特性好、热稳定性好的单模激光器，如分布反馈(DFB)、分布布拉格反射(DBR)、解理耦合腔、双有源层和量子阱等结构的半导体激光器。
其振荡波长已能覆盖从30µm的红外到0.32µm的紫外这样大的范围。
实验目的：1、了解半导体激光器的基本原理及基本参数；2、测量半导体激光器的输出特性和光谱特性；3、了解外腔选模的机理，熟悉光栅外腔选模技术；4、熟悉压窄谱线宽度的方法。
实验仪器：650半导体激光器、激光功率计、MS9001B/B光谱仪、闪耀光栅、透镜、He—Ne激光器、470 型扫描干涉仪。
实验原理：（一）半导体激光器的辐射机理从激光物理学中，我们知道产生激光的必要条件是粒子数反转，在半导体激光器中称作载流子数反转分布。
正常条件下，电子总是从低能态的价带填充起，填满价带后才能填充到高能态的导带；而空穴则相反。
如果用光注入或电注入的方法，使p-n结附近区域形成大量的非平衡载流子，即在小于复合寿命的时间内，电子可在导带，空穴可在价带分别达到平衡（如图1），那么在此注入区内，这些简并化分布的导带电子和价带空穴就处于相对反转分布，也称之为载流子反转分布。
注入区称为载流子分布反转区或作用区。
结型半导体激光器通常用与p-n结平面相垂直的一对相互平行的自然解理面构成平面腔。
可调谐半导体吸收光谱技术的研究现状及应用
可调谐半导体吸收光谱技术的研究现状及应用甄 杨（天津市计量监督检测科学研究院，天津 300192）［摘 要］基于分子吸收光谱理论的可调谐半导体吸收光谱技术已经成为实现气体浓度测量的一种重要方法，具有非接触、高灵敏度、高分辨率和高选择性以及可以实时监测等优点。
本文介绍了可调谐半导体激光吸收光谱技术的原理及应用。
［关键词］可调谐半导体吸收光谱；原理；应用一、TDLAS的研究现状自从20世纪60年代中期第一台半导体激光器问世后，人们迅速将其应用在高分辨率吸收光谱领域。
F.P.Schafer等发明了可在近红外波段实现调谐的染料激光器，从而为可调谐激光光谱技术奠定了坚实的基础。
70年代，Hinkley等提出了可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）。
从那以后，TDLAS技术受到越来越多的重视，并开始在大气痕量气体监测领域得到了越来越多的应用。
在 1981年 Reid等利用波长调制的技术实现气体浓度测量，并给出了二次谐波的表达式，从而极大地推动了高精度的TDLAS研究发展。
80年代末，激光半导体泵浦技术的发展使得TDLAS技术进入到了全固化的发展阶段，应用于工业、环境以及遥感监测等领域，为便携式气体传感器的应用打开了一个新局面。
90年代以后，光通讯技术得到了长足的进步，光通讯技术的进步使得寿命长、成本低、单模输出、宽调谐和适于室温工作的半导体激光器大量面向市场，特别是近红外二极管激光器以其光电转换率高、寿命长和体积小等特点，为TDLAS在近红外波段的发展及其应用提供了有利条件，成为大气环境痕量气体监测的理想光源。
可调谐激光器的发展为光谱学技术的发展注入了新的活力，对光谱学研究领域的广度和深度都产生了革命性的影响，使光谱学技术的探测灵敏度极限、分辨率提高了数个数量级，对光谱学技术的发展做出了不可磨灭的贡献，更多的应用于科学研究以及工程应用中，并获得了迅速的推广，如大气痕量气体的监测领域，国外的科研院所以及仪器公司在TDLAS技术应用方面走在我们前面。
LGA-4100半导体激光气体分析仪用户手册
FOCUSED PHOTONICS INC阅读说明用户须知非常感谢您选择使用本公司的LGA-4100半导体激光在线气体分析产品（以下简称：LGA-4100激光气体分析仪）。
在使用本产品前，请仔细阅读本用户手册。
本手册涵盖产品使用的各项重要信息及数据，用户必须严格遵守其规定，方可保证LGA-4100激光气体分析仪的正常运行。
同时，相关信息可帮助用户正确使用该产品，并获得准确的分析结果，节省由咨询等服务产生的额外成本。
概况本手册所介绍的产品在离厂前均经过严格的检验，以确保产品具有一流品质。
同时为了保证其安全、优质的运行，获得正确的分析结果，用户必须严格按照制造商所述使用方法进行系统操作。
另外，恰当的运输、仓储和安装及合理的操作和维护都有助于系统的安全和正常运行。
本手册详细介绍了正确使用LGA-4100激光气体分析仪的所有信息。
它为受过专门培训或具有仪器操作控制相关知识（例如自动化技术）的技术人员提供了准确的使用参考。
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只有合格的、具有专业知识的操作人员才能正确理解本手册所提到的安全信息和警告信息，并将他们运用到实际操作当中去。
由于各种原因，该手册不可能对每一产品型号都进行细节性的描述，若用户需要进一步了解相关信息，或解决本手册涉及尚浅的问题，请与当地代理商联系并要求帮助解决。
注意和警示信息本手册介绍了LGA-4100激光气体分析仪的具体应用，以及如何启动、操作和维护，可以指导用户正确地安装和操作LGA-4100激光气体分析仪，并对LGA-4100激光气体分析仪进行预防性的维护工作，以保障该系统的连续可靠运行。
需特别指出的是，本手册中的注意和警示信息至关重要（在接下来的各个章节中被强调显示，并加有适当的图标），能有效地避免不恰当的操作。
本手册所述产品的开发、制造、测试都把适当的安全标准放在首位。
半导体激光器光谱特性测量
光谱特性的测试方法 1一、实验目的：1、学习AQ6319光谱分析仪（optical spectrum analyzer）的使用。
2、熟悉激光器光谱特性的有关概念，并用相应的方法进行测量。
二、实验仪器说明：1、AQ6319光谱分析仪的示意图：2、几个常用按钮的使用说明：（1）SPAN键：可以观测扫描波长范围（SPAN WL）、扫描的起始波长（START WL）、扫描的结束波长（STOP WL）以及扫描的平均时间等参数；比如：SPAN WL 10.0nm；START WL 1313.708nm；STOP WL 1323.708nm；SWEEP TIME 2 sec;（2）LEVEL键：点击后屏幕右侧会出现多个选项○1REF LEVEL：通过数值键输入可以改变纵坐标显示的最大值；○2LOG SCALE-10.0dB/D：纵坐标以dBm显示；○3LIN SCALE-mw：纵坐标以mw显示；○4PEAK-REF LEVEL：以光源的功率最大值作为纵坐标的最大值；○5AUTO REF LEVEL OFF/ON：光谱分析仪内置有光衰减器，当输入光功率超过仪器的允许范围时，应开启内置衰减器，OFF表示未开启，ON表示开启。
（3）ZOOM键：点击后屏幕右侧会出现多个选项○1ZOOM CENTER WL：表示屏幕横轴显示的波长中心值○2ZOOM SPAN WL：表示屏幕横轴显示的波长扫描范围；○3ZOOM START WL：表示屏幕横轴显示的波长初始值；○4ZOOM STOP WL：表示屏幕横轴显示的波长结束值；（4）SWEEP键：点击后屏幕右侧出现开机时的多个默认选项○1AUTO：自动扫描光谱○2STOP：让不停扫描的光谱停止下来；○3REPEAT键：重复扫描被测光源；（5）PEAK SEARCH键：点击屏幕右侧的PEAK SEARCH键和BOTTOM SEARCH键，可以分别观测到光谱功率的最大值和最小值；（6）ANALYSIS键：点击后屏幕右侧会出现多个选项○1SPEC WIDTH THRESH：有THRESH、ENVELOPE、RMS、PEAK RMS、NOTCH多个键，选择THRESH即可；○2ANALYSIS1 ***：最开始显示的值是上次结束时选择的值；它有DFB-LD、FP-LD、LED、SMSR（最小边模抑制比）、POWER多个键，根据不同的需要进行选择；○3SPEC WIDTH THRESH：通过数值键可以设置你想要的dB，比如当需要测量中心波长时，就需要设置成3dB；○4ANALYSIS EXECUTE THRESH：点击使你重新设置的值生效；○5PARAMETER SETTING：其中有THRESH LEVEL、K、MODE FIT等值需要设定三、光谱特性的具体测量步骤：1、测试准备：（1）打开光源和光谱分析仪；（2）测试之前，应先检测一下光源的光功率，确保输入光功率不超过光谱分析仪的输入允许范围，否则会损坏光谱分析仪的光口；（3）将被测光源的输出端用跳线连接到OPTICAL INPUT；（4）按AUTO键；（5）按STOP键；（6）按SPAN键，观测扫描波长范围（SPAN WL）、扫描的起始波长（START WL）、扫描的结束波长（STOP WL）以及扫描的平均时间。
新突破丨如何利用激光光声光谱技术实现变压器油气在线监测？
充油式电力变压器在运行过程中内部发生热故障、放电性故障或者油、纸老化时，绝缘油将裂解产生氢气（H2 ）、甲烷（CH4 ）、乙烷（C2H6 ）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2 ）、一氧化碳（CO ）、二氧化碳（CO2 ）等故障气体，故障气体的含量与故障类型和严重程度密切相关。
通过对变压器绝缘油中微弱故障气体含量在线监测，分析溶解于变压器油中气体，可及早发现变压器内部早期潜伏性故障，掌握故障发展态势。
当前，变压器油气在线监测已提出多种方法，如油色谱技术、红外宽谱光源光声光谱气体检测技术。
长期使用中，这些方法存在结构复杂、消耗载气、色谱柱受油污后精度下降以及测量气体之间交叉干扰等弊端。
武汉豪迈光电科技有限公司从多个角度对油气监测技术缺陷进行改善，开创性地将半导体激光器技术与光声光谱技术相结合，推出PASL-3000 激光光声光谱变压器油中气体在线监测系统，进一步提高了主变初期缺陷发现率，降低了故障发生率和运维成本。
光声光谱气体检测技术原理：光声光谱技术是基于光声效应的一种光谱检测技术，光声效应是由气体分子吸收特定波长的电磁辐射（如红外光）所产生。
气体吸收辐射后导致温度上升，此时如将气体置于密闭容器，温升相应导致气体压力增高。
如采用脉冲光照射密闭气体，利用灵敏的微音器即可探测到与脉冲光频率相同的压力波动。
将光声效应用于实际检测首先需要确定每种气体特定的分子吸收光谱，从而可对红外光源进行波长调制使其能够激发某一特定气体分子，其次要确定气体吸收能量后受激产生的压力波强度与气体浓度间的比例关系。
因此，通过选取待检测气体的红外吸收波长的光信号激发气体并检测压力波的强度，可验证某种气体是否存在并确定其浓度，甚至对某些混合物或化合物也可做出定性、定量分析。
△激光光声光谱油气检测系统流程示意图激光光声光谱油气检测技术优势传统红外宽谱光源在使用中需要采用滤光盘过滤成几十纳米到几百纳米的单色光，调制盘（斩光器）将连续光信号调成脉冲信号，该过程存在以下问题：△宽谱光源滤光片结构示意图1）采用宽谱光源进行测试时，不同组分气体间由于频率接近，容易产生干扰。
基于TDLAS的调制光谱技术及其在气体检测中的应用
中文摘要中文摘要随着现代激光技术的发展，可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术因其具有光谱分辨率高、选择性好、灵敏度高、响应速度快等优势，所以被越来越多地应用于大气环境监测、燃烧诊断、危险气体泄漏安全监测、工业过程控制以及医学诊断等领域。
而调制光谱技术和多光程吸收池常用于提高TDLAS系统的检测灵敏度及测量稳定性。
本文主要对TDLAS的调制光谱技术及其在气体检测中的应用展开研究。
首先研究了波长调制理论，实验搭建了一套波长调制气体吸收光谱测量系统，实现了燃烧中的CO2和CO的单激光器同时测量；其次，研究了免校准波长调制光谱理论，并从实验上验证了免校准技术对探测光强及外界干扰的免疫能力，并采用免校准波长调制光谱技术搭建了小型化TDLAS系统，实现了单个激光器对空气中CO和CH4的实时监测；最后，研究了频率调制光谱技术，实验测量了NO分子b4∑ˉ-a4∏系统(3,0)带跃迁谱线，并研究采用频率调制技术抑制光谱系统中的干涉噪声，实现频率调制光谱系统的小型化及快速测量。
本论文的研究成果及创新主要包括：1. 研究了波长调制理论，并实验搭建了一套波长调制气体吸收光谱测量系统，使用单个分布反馈式(Distributed Feedback, DFB)激光器实现了对通信波段(1.58 μm)附近的CO2和CO的同时测量，并在1 s的积分时间内选取最佳平均次数为10次来进一步减小随机噪声的影响。
通过Allan方差分析，系统对CO2和CO的最低探测极限可分别达到7.5 ppm (10-6)和14 ppm。
此外，实验通过控制空气进量对蜡烛不同燃烧程度时产物中的CO2和CO浓度进行了实时测量。
2. 实验验证了通过一次谐波归一化二次谐波信号实现的免校准波长调制光谱对激光光强变化及气流影响、系统震动等外界干扰的免疫能力。
基于免校准波长调制理论搭建了小型化的多光程TDLAS系统，用于空气中CO和CH4的实时监测。
系统尺寸为60⨯30⨯25 cm3，采用集成化的FPGA控制系统和新型Herriott多光程吸收池，选择中心频率为2.3 μm的DFB激光器作为光源，排除空气中复杂气体成分的干扰，同时考虑空气中实际含量选择合适吸收线，实现对CO和CH4的同时测量。
聚光科技简介
1.1 聚光科技创新能力提高过程聚光科技（杭州）有限公司（以下简称“聚光科技”）是由归国留学人员创办的高新技术企业（注册资金1200万美元），于2002年1月份成立。
公司致力于新一代光电测量技术、过程分析技术和实验室分析技术的研究与应用开发，研发、生产和销售适应国内外市场需求的高端分析测量仪器，并提供完善的技术支持和售后服务。
公司拥有4个子公司、15个办事机构和客户服务终端，员工人数近1000人。
聚光科技是我国高端分析仪器行业和环境与安全检测仪器行业龙头企业，产品应用于环境监测、工业过程分析和安全监测三大业务领域。
聚光科技的发展是依靠核心技术——半导体激光吸收光谱技术开始创业，然后在光谱技术领域逐渐延伸，形成以LGA平台、OMA平台、NIR平台等为体系的多元化模式，目前拥有了过百项的专利技术，客户主要集中在环保、石化、化工、冶金等领域，2009年在分析仪器行业销售额列国内厂商第一。
2010年，营业收入6.5亿，毛利率55％左右，净利润率24.6％。
2008年和2009年公司在工业过程气体分析产品市场占有率第一。
2006年在巩固工业过程分析业务的基础上，公司抓住市场时机，推出了技术世界领先的废气污染源监测系统CEMS，正式进入环境监测市场。
2008年，公司废气污染源监测系统市场占有率第一，同年公司推出了废水污染源监测系统和数字环保信息系统，完善行业解决方案，2009年，公司在废水污染源监测系统市场占有率第一，公司在环境在线监测行业整体市场占有率第一。
图1.1聚光科技主营产品、解决方案以及客户领域从公司的主营业务范围看，最初公司主要以激光在线气体分析系统单一产品在钢铁领域的销售为主，后期开始进入多行业多领域进行多产品的研发与销售；从公司的发展状况看，前期公司刚刚成立，主要是以产品研发为主，销售规模不算很大，发展速度还不是很快，后期研发与销售同步进行，都不断扩大，公司处于快速发展期。
以此为依据，将公司划分为三个阶段：第一阶段，2000-2002年，公司酝酿与成立；第二阶段，2002—2005年，为公司初创期，技术导向为主；第三阶段，2005年到现在为公司快速发展期，技术与市场平衡。
工业在线分析仪在化工生产中的应用
工业在线分析仪在化工生产中的应用摘要：随着工业生产自动化水平的提升以及生产流程安全高效运行要求不断提高，大量新型、先进的在线分析仪表在精细化工生产装置上得以广泛的应用。
它们对原材料、半成品、中间产品及生产过程中各个环节的各类组分实施自动、连续的测量、指示，随时给操作人员提供操作依据。
氧分析仪、激光气体分析仪、工业ph计等对化工的安全生产，产品质量，节能降耗和污染减排发挥了重要的作用。
关键词：在线分析仪光学气体分析仪激光气体分析1、引言在线分析仪器，是用于工业生产流程中对物质的成分及性质进行自动分析与测量仪器的总称。
重点为废气安全回收、流程工艺控制、质量监测所需的自动化分析产品，所显示的数据反映生产中的实时状况。
在化工行业，随着化工装置的大型化和整体技术装备水平的提升，以及在节能降耗、提高质量、治污减排和安全生产方面要求的提高，在线分析仪器的重要性和使用量与日俱增。
我国流程工业中相当一部分企业正在逐步加大在线分析仪器投入的力度，以提高自动化水平、降低人工成本，实现生产的精细管理。
2、基本构成、分类及工作原理由于各种在线分析仪表的作用原理、分析对象和复杂程度不同，其组成也大不相同，工业分析仪表一般分为以下几个部分。
（1）取样及预处理系统：取样及预处理系统是确保分析仪表正常工作的关键部分。
他的任务是从被测对象中取出具有代表性的样品并做必要的预处理。
取样装置应包括取样探头及包括其他一些与探头有关的不见，如冷却与冷凝收集器，抽吸器及取样泵等。
（2）传感器：传感器时分析仪器的主要部分，它的任务是把被分析物质的成分含量或物理性质转换成电信号。
不同分析仪器具有不同形式的传感器。
分析仪器技术性能主要取决于传感器。
（3）信息处理系统：信息处理系统的作用是对传感器输出的微弱电信号做进一步处理，如对电信号的转换，放大，线性化，最终变换为统一标准的统一信号（为4～20ma）和数字信号等处理工作并将处理后信号输出到显示装置。
基于TDLAS技术的H2O浓度及温度测试研究
基于TDLAS技术的H2O浓度及温度测试研究作者：吕晓静徐恩华来源：《科技视界》2019年第23期【摘要】H2O是燃烧过程重要产物之一，对其浓度和温度的监测有助于更准确地了解工作过程。
基于激光吸收光谱技术，利用波段为1392nm激光器通过直接测量法对环境中H2O组分进行了气体浓度和温度测量，测得H2O的气体浓度值为36%，温度值为342K。
并对测量结果误差进行了简单分析。
该研究可为TDLAS技术应用于民航等领域环境安全监测提供技术基础。
【关键词】激光;谱线;浓度;温度中图分类号： TN248.2 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）23-0150-001DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.23.0700 引言近年来，石油化工、生化制药及航空航天等领域飞速发展，为保证工业生产安全高效进行，需要对生产过程进行有效监测[1]。
对燃烧产物及环境温度的在线实现监测不仅对过程控制具有重要指示作用，还可以为环境保护及进一步科学研究提供数据参考[2]。
半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术是一种无损式气体监测手段，测量过程中无需提前预处理及取样，且可实现多种气体同时在线测量，具有非常广阔的应用前景[3]。
H2O是燃烧过程重要产物之一，对其浓度和温度的监测有助于更准确地了解工作过程。
文章利用波段为1392nm激光器通过直接测量法对环境中H2O组分进行了气体浓度和温度测量。
该研究可为TDLAS技术应用于民航等领域环境安全监测提供技术基础。
1 测试谱线选取及实验介绍1.1 谱线选取测试基于Beer-Lambert吸收定律[4]，需要选择合适的吸收谱线。
实验激光器为1393nm可调谐半导体激光器。
通过HITRAN数据库的查询得到在常温环境下波数为7178cm-1附近H2O 分子的光谱分布情况。
在激光器扫描范围内，筛选出吸收信号明显且能够避免谱线之间相互干扰的几条谱线，并最终选取位于7181.15578cm-1的谱线对空气中H2O的浓度进行测量研究，选择位于7181.15578与7182.20911cm-1谱线完成空气中H2O温度的测量。
氨逃逸在线分析系统
KC-3000 氨逃逸在线分析系统概述KC-3000氨逃逸在线分析系统采用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术，分析系统主要由分析系统柜、伴热管线、取样探头单元三部分组成，图1.1为图片。
其中分析系统柜由气体加热盒、流路单元、电气单元三部分组成，分为上柜体和下柜体，图1.2为图片● 技术特点☐ 测量精度高，不受背景气体交叉干扰采用可调谐半导体激光吸收光谱技术进行气体的测量，以红外可调谐激光器作为光源，发射出特定波长激光束，穿过待测气体，通过探测器接收端将光信号转换成电信号，通过分析因被测气体吸收导致的激光光强衰减，实现高灵敏快速精确监测待测气体浓度。
由于激光谱宽特别窄（小于0.0001nm ），且只发射待测气体吸收的特定波长，使测量不受测量环境中其它成分的干扰,通过对射回返原理，增加光程，提高吸收效果，在测量下限上更具备优势。
☐ 全程高温伴热，避免氨气吸附损失 旁路抽取式测量的分析方式采用全程高温伴热（≥200℃），确保无氨气吸附损失，探头、射流泵、加热盒等全部采样防吸附防堵塞设计，确保整体流路不吸附不堵塞；☐ 系统无漂移，避免了定期校正需要KC-3000型NH3分析仪采用波长调制光谱技术，并且进行动态的补偿，实时锁住气体吸收谱线，不受温度、压力以及环境变化的影响，不存在漂移现象。
☐ 采用对射式的样气室，极大地提高测量精度和系统可靠性☐ 可靠性高，经济运行（易于操作和维护）分析仪系统无任何运动部件，全部系统就三个温度控制，极大地增强了系统可靠性。
分析仪采用点阵式液晶屏显示，两级菜单操作，人机交互界面友好，根据界面提示可不需要说明书就能掌握仪器的基本操作。
经预处理抽取测量，仪器寿命长，维护方便，运行费用低。
☐ 安装调试灵活系统采用模块化设计，安装和维护非常方便，取样探头和系统适合安装在不同工业环境下，可靠性设计，安装方便，开机预热后便可正常运行无需进行现场光路调试。
☐ 取样探头专利技术（专利申请号：CN2014201137651）南京康测特有的探头设计，能够极大的提高取样探头抗粉尘功能，保证对污染的光学器件进行清洁，提高系统整体运行时间，无需调节仪表光路。
在线分析仪器及分析系统设计与应用技术5
激光器温度控制、电流控制电路工作异 在校准状态下，检查吸收光谱信号， 常或激光器老化，导致激光器波长漂移 更换或调节激光器驱动模块， 纠正激光 器输出波长
锁相电路异常
锁相放大电路异常，导致仪器无法获取 在校准状态下，检查吸收光谱信号， 吸收光谱信号 更换锁相电路模块
错误参数设定、校 未按操作规范进行参数设定、校准或调零 重新校准或调零； 使用仪表备份或出 准或调零操作 仪表测量 操作 厂默认参数
第八讲 在线紫外一可见分光光谱仪
常见的紫外一可见分光光度计大量用于实验室 样品分析。 随着计算机、光纤传输技术的发展以及大规模 集成电路阵列检测器等器件的出现，一种能够 瞬间扫描全谱的分光光度计——紫外一可见分 光光谱仪崭露头角，并在在线气体分析领域呈 现较好的发展势头。
8.1紫外一可见吸收光谱仪的基本组成
(3)自动修正温度、压力对测量的影响 一些工业过程气体可能存在几百摄氏度的温度变 化和几个大气压的压力变化。气体温度和压力的变 化会导致二次谐波信号波形的幅值与形状发生相应 的变化，从而影响测量的准确性。 为了解决这个问题，DLAS技术中可增加温度、 压力补偿算法，只要将外部传感器测得的气体温度、 压力信号输入补偿算法中，DLAS气体浓度分析仪 就能自动修正温度、压力变化对气体浓度测量的影 响，保证了测量的准确性。
原位式激光气体分析仪
②采样式激光气体分析仪 采样式激光气体分析仪是将样气从过程管道中 取样至测量气室，通过将探测激光射入测量气 室后，被光电传感模块接收，实现对被测气体 的在线分析。
由于半导体激光吸收光谱技术在测量准确性、 恶劣环境适应能力（可在高温、高压、强腐蚀 条件下直接分析）和响应速度方面的技术优势， 基于采样式激光气体分析仪的分析系统与传统 基于红外、磁氧、电化学分析技术的气体分析 系统相比，具有预处理系统结构简单、系统响 应速度快、测量精度高等优势。 同时，结合精细度腔吸收光谱( HFCAS)等技 术，采样式激光气体分析仪比原位式具有更高 的检测灵敏度，大大拓展了激光气体分析仪的 应用领域。
CLA8000说明书
CLA8000说明书
产品介绍
品牌：自营品牌
产地类别：国产
应用领域：环保,冶金
聚光科技CLA-8000激光燃烧分析仪是基于半导体激光吸收光谱（DLAS）技术，无须采样预处理系统，能够在高温、高粉尘、高腐蚀等恶劣的环境下进行在线气体浓度测量的炉窑气氛实时监测分析仪表。
详细介绍
聚光科技CLA-8000激光燃烧分析仪是基于半导体激光吸收光谱（DLAS）技术，无须采样预处理系统，能够在高温、高粉尘、高腐蚀等恶劣的环境下进行在线气体浓度测量的炉窑气氛实时监测分析仪表。
产品特点
可在高温（温度超过70度）环境下原位测量（被测气体温度可以超过1500℃）；
炉膛气氛实时在线测量，响应速度快，测量精度高；
集成式正压防爆设计，安全可靠；
模块化设计，可现场更换所有功能模块，维护方便；
智能化程度高、操作方便。
应用领域冶金等行业。
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在线半导体激光光谱分析技术王健 陈人 顾海涛 黄伟王健先生，聚光科技(杭州)有限公司研究员；陈人先生，工程师；顾海涛先生，工程师；黄伟先生，工程师。
关键词：半导体激光吸收光谱 在线分析 调制吸收光谱 工业过程半导体激光吸收光谱技术(Diode LaserAbsorption Spectroscopy ，DLAS)最早在20世纪70年代推出时使用中远红外波长的铅盐半导体激光器，而这类激光器以及相应的中远红外光电传感器在当时只能工作于非常低的液氮甚至液氦温度，从而限制了DLAS 技术在工业过程气体分析领域的应用。
80年代DLAS 技术开始被推广应用于大气研究、环境监测、工业过程分析、医疗诊断和航空航天等领域。
现已逐渐发展成为一种非常重要的在线气体分析技术，并受到了越来越广泛的重视。
一 DLAS 技术原理1. DLAS 基本原理DLAS 技术是一种高分辨率吸收光谱技术，通过分析激光被气体的选择吸收来获得气体浓度、温度和压力等参数。
半导体激光穿过被测气体后的光强衰减满足Beer-Lambert 关系： I(v)=I 0(v)exp(-S(T)Φ(v-v 0)PXL) (1) 式中I 0(v)和I(v)分别表示频率为v 的单色激光入射时和经过光程L 、压力为P 、温度为T 、浓度为X 的被测气体后的光强；S(T)表示气体吸收谱线的强度，是气体温度的函数；线形函数Φ(v-v 0)表征该吸收谱线的形状，它与气体温度、压力有关；线强S(T)和线形函数Φ(v-v 0)的乘积就是吸收谱线的吸收截面。
激光强度的衰减与被测气体含量成定量的关系，因此，通过测量激光强度衰减信息就可分析获得被测气体的浓度。
DLAS 技术除了可在高温、高流速以及多相流等复杂、恶劣条件下分析测量气体的浓度之外，还可利用气体吸收谱线强度与气体温度的相关机制，实现对气体温度的检测。
在某些应用工况下，DLAS 技术能够在进行气体浓度检测的同时，测量出气体温度并对浓度测量温度影响量进行修正(参见式(1))，实现高精度、恶劣环境适应性强的检测。
DLAS 技术测量气体温度通常需要测量被测环境中某一气体两条以上吸收谱线的吸收，核心原理是：通过挑选合适的吸收谱线对使该谱线对吸收线强之比为温度的灵敏函数，这样就可以通过测量该谱线对吸收线强之比来测量温度。
线强比值R 对温度T 的灵敏度是DLAS 温度测量技术的一个重要指标，表示为： T"E "E k hc T/T R/R 21−⎟⎠⎞⎜⎝⎛=∂∂ （2）R对温度T的灵敏度取决于两条谱线的低能级能量差，低能级能量差越大，R对温度T 的灵敏度越高。
2. 调制吸收光谱技术调制吸收光谱技术是一种可以获得较好检测灵敏度的被最广泛应用的DLAS技术。
它通过快速调制激光频率使其扫过被测气体吸收谱线的一定频率范围，然后采用相敏检测技术测量被气体吸收谱线吸收后的透射激光光强中的谐波分量来分析气体的吸收。
它可分为外调制和内调制两类，其中外调制方案通过在半导体激光器外使用电光调制器等来实现激光频率的调制；内调制方案则通过直接改变半导体激光器的注入工作电流来实现激光频率的调制。
由于使用的方便性，内调制方案获得了更广泛的应用，下面描述其测量原理。
在把激光频率v扫描过气体吸收谱线的同时，以一较高频率正旋调制激光工作电流来调制激光频率，瞬时激光频率v(t)可表示为：v(t)= v(t)+acos(ωt) (3)上式中v(t)表示激光频率的低频扫描，a是正弦调制产生的频率变化幅度，ω为正弦调制频率。
经推导得出n阶Fourier谐波分量Hn(v)。
此谐波分量可使用相敏探测器(PSD)来检测。
调制吸收光谱技术通过高频调制来显著降低激光器噪音(1/f噪音)对测量的影响，同时可通过给PSD设置较大的时间常数来获得很窄带宽的带通滤波器，从而有效压缩噪音带宽。
因此，调制光谱技术可以获得较好的检测灵敏度。
由于谐波信号幅度随着谐波次数的增加而减少，一般使用一次或二次谐波信号来测量气体的透过率。
另外，由于二次谐波上的直流偏置比一次谐波小很多，且二次谐波信号的峰值与吸收谱线中心重合，调制吸收光谱技术普遍通过测量二次谐波信号来检测气体浓度或温度。
二测量技术特点DLAS技术具有不受背景气体交叉干扰、不受视窗污染影响、能自动修正气体压力和温度对测量的影响3大技术特点，可实现现场原位测量，避免了复杂且需要大量维护的采样预处理系统，且结构简单、无运动部件，维护标定方便、可靠性高，响应速度快而准确，较传统在线气体分析技术具有较大的性能优势。
1. 不受背景气体的影响传统非色散红外光谱吸收技术采用的光源谱带很宽，其谱宽范围内除了被测气体的吸收谱线外，还有很多其他背景气体的吸收谱线。
因此，光源发出的光除了被待测气体的多条吸收谱线吸收外还被一些背景气体的吸收谱线吸收，从而导致测量的不准确性。
而半导体激光吸收光谱技术中使用的半导体激光的谱宽小于0.0001nm，为上述红外光源谱宽的1/106，远小于被测气体一条吸收谱线的谱宽。
DLAS气体浓度分析仪首先选择被测气体位于特定频率的某一吸收谱线，通过调制激光器的工作电流使激光波长扫描过该吸收谱线，从而获得“单线吸收光谱”数据。
在选择该吸收谱线时，应保证在所选吸收谱线频率附近约10倍谱线宽度范围内无测量环境中背景气体组分的吸收谱线，从而避免这些背景气体组分对被测气体的交叉吸收干扰，保证测量的准确性。
例如，图1中位于6408cm-1频率处的CO吸收谱线附近无H2O吸收谱线，从而测量环境中水分不会对CO的测量产生干扰。
2. 不受粉尘与视窗污染的影响气体的浓度是由透射光强的二次谐波信号与直流信号的比值来决定。
当激光传输光路中的粉尘或视窗污染产生光强衰减时，两信号会等比例下降，从而保持比值不变。
因此过程气体中的粉尘和视窗污染对于仪器的测量结果没有影响。
实验结果表明，即使粉尘和视窗污染导致光透过率下降到1%时，仪器示值误差仍不超过3%。
3. 自动修正温度、压力对测量的影响一些工业过程气体可能存在摄氏几百度的温度变化和几个大气压的压力变化。
气体温度和压力的变化会导致二次谐波信号波形的幅值与形状发生相应的变化，从而影响测量的准确性。
为了解决这个问题，DLAS技术中可增加温度、压力补偿算法，只要将外部传感器测得的气体温度、压力信号输入补偿算法中，DLAS气体浓度分析仪就能自动修正温度、压力变化对气体浓度测量的影响，保证了测量的准确性。
三应用研究本公司自主开发的基于DLAS技术的LGA系列激光气体分析产品可以实现原位测量，省去了采样和预处理环节，具有测量准确、响应速度快和维护工作量小的显著优势，已经广泛应用于钢铁冶金、石油化工、水泥、电力和环保等行业的工艺优化、安全监测和节能减排领域。
1. 生产工艺优化控制应用本公司自主开发的LGA系列气体浓度分析仪已广泛应用于高炉炉气分析、转炉煤气回收分析和催化裂化等工业过程分析，用于优化控制生产工艺，均取得了很好的使用效果。
a.高炉炉气分析应用在高炉炼铁的过程(见图2)中会产生大量的高炉炉气，主要由N2、O2、CO、CO2及少量的H2组成，因冶炼条件变化，炉顶气体成分(主要是CO和CO2浓度)会发生变化。
炉顶煤气组分含量的变化可以用来判断高炉炉况，以便适当调整工艺参数，确保高炉正常运行，提高生产效率，减少原料和能源损失。
图2是采用LGA激光气体分析仪实际测得的高炉炉气中CO与CO2气体在一段时间内的浓度变化情况。
图3中的曲线快速准确地反映了CO和CO2的浓度变化趋势以及总碳浓度基本不变的规律。
气体浓度的变化趋势反映了炉况波动的性质：CO浓度增加，CO2浓度相应减小，表明焦比升高，煤气利用率降低；而CO浓度减小，CO2浓度相应增加则表明矿石氧化度提高，间接还原消耗CO增加。
通过CO和CO2浓度测量精度的提高，结合高炉DCS控制系统，对喷吹燃料、风温风量、装料制度和焦炭负荷等工艺参数进行优化控制，与采用其他气体分析技术相比，初步估算至少可提升高炉生产效率2％～4％，仅在节能降耗方面每台高炉就可为炼铁厂带来数十万元的经济效益。
所以，激光气体分析仪在测量精度、响应速度和平均无故障运行时间方面为炉顶煤气的实时、准确测量，判断炉况波动的性质与幅度提供了准确及时的参数，这些参数是调整喷吹燃料、风温风量、装料制度和焦炭负荷等工艺参数的关键，不仅保证了高炉稳定运行，还具有节能减排的经济效果。
b.转炉煤气分析应用在转炉炼钢生产过程中，1450℃～1600℃的转炉烟气通过转炉烟罩降温至1000℃，然后经过一级、二级文氏管除尘、降温。
经降温除尘的净煤气中通常含有微量氧和高浓度的CO成分，通过回收这些煤气的显热和化学潜能，能够使转炉工序甚至整个炼钢厂实现“负能炼钢”——即生产过程消耗的能量低于回收的能量。
为保证有效、安全的回收煤气，就必须实时监测煤气管道中的CO和O2的含量，CO的检测是保证回收到最有价值的煤气，O2的检测是避免煤气中的氧气含量过高导致在回收或使用中发生爆炸。
由于响应速度快(<1s)并且测量准确，LGA激光气体分析仪已实际应用于钢铁行业的众多转炉煤气回收检测点，获得了良好的应用效果。
图3是转炉引风机后的CO浓度实测数据，图中实线和虚线分别代表原位激光气体分析仪和传统采样红外分析系统；T是两种仪器开始回收转炉煤气的时间差，约为20s。
采用原位激光气体分析仪比采样红外分析系统快20s左右，转炉吹炼周期约为20min，平均回收时间为7min，20s的响应时间差则可将转炉煤气回收率提高4.8%。
一般转炉煤气回收量为80m3/吨钢，每座转炉年产钢约为90万吨，使用LGA激光气体分析仪每座转炉全年可节约煤气3.46×106m3，假设转炉煤气内部价格为0.1元/m3，则一年可节约35万元左右能源气。
可见，原位激光气体分析仪的快速响应速度提高了转炉煤气的回收率，节约了能源气。
另外，气体浓度的准确测量又确保了煤气回收质量。
2. 安全监测应用除生产工艺优化控制应用外，工业过程中安全监测也是本公司自主开发的LGA系列气体浓度分析仪的重要应用之一，该产品已广泛应用于腐蚀性气体中微量水分分析、喷煤安全控制系统、电捕焦油器氧气分析等工业过程中的安全监测，均取得了很好的使用效果。
a.腐蚀性气体中微量水分分析应用微量水分在线测量需求广泛，存在于化工行业。
剧毒、腐蚀性气体中微量水分的准确测量对防止设备被腐蚀、安全监控等具有重要意义。
目前，传统微量水分测量仪主要包括冷镜式露点仪、电化学露点传感器、红外光谱微量水分分析仪等。
由于测量环境的特殊性，传统测量技术分别存在测量精度低、探头易腐蚀损坏、可靠性差、运行成本高和响应速度慢等问题，无法满足化工行业的腐蚀性气体中微量水浓度测量要求。