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藍景科技 激光甲烷遙測儀的技術原理是什么?

來源:山東藍景電子科技有限公司   2025年07月22日 15:54  
在甲烷檢測領域,激光甲烷遙測儀的精準與高效并非偶然,其背后是可調諧二極管激光吸收光譜技術(TDLAS)與多項創新設計的協同作用。這項技術突破了傳統檢測方式的局限,通過對光與物質相互作用的精準把控,實現了對甲烷氣體的遠距離、高特異性檢測。

TDLAS 技術的核心在于利用氣體分子對特定波長激光的選擇性吸收特性。甲烷分子在近紅外波段 1653nm 附近存在獨-特的強吸收峰,且這一波段不受其他氣體(如二氧化碳、水汽、汽車尾氣等)的強吸收干擾。激光甲烷遙測儀搭載的可調諧二極管激光器,能精準發射 1653nm 波長的激光,當激光穿過含有甲烷的空間時,部分光子會被甲烷分子吸收,吸收量與甲烷濃度和激光傳播路徑中的氣體長度成正比(單位為 ppm?m)。這種 “專屬吸收” 特性,讓儀器只對甲烷產生響應,從根本上避免了交叉干擾,解決了傳統催化燃燒式傳感器易受多種氣體影響而誤報的問題。

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為進一步提升檢測精度,儀器采用了波長調制光譜技術(WMS)。傳統直接吸收法難以捕捉微弱的吸收信號,而 WMS 技術通過對激光波長進行高頻調制,將吸收信號從直流背景中提取出來,放大微小的濃度變化。例如,當泄漏的甲烷濃度僅為 5ppm?m 時,調制后的信號強度可被放大 100 倍以上,配合高靈敏度光電探測器,能精準識別低至 5ppm?m 的泄漏 —— 相當于在 1 立方米空間內檢測到 0.005 毫升的甲烷,實現 “蛛絲馬跡” 級別的捕捉。

激光的發射與接收流程設計同樣體現了技術巧思。檢測時,操作人員扣動扳機式按鈕,儀器從發射端發出兩束光:一束是 1653nm 的檢測激光,另一束是紅色指示激光。指示激光幫助操作人員瞄準目標(如管道、閥門、廚房窗戶等),確保檢測激光精準穿過可能存在泄漏的區域。激光穿過氣體空間后,被目標物體(如墻壁、管道表面)反射回接收端,經透鏡聚焦后進入光電轉換器,轉化為電信號。信號處理模塊通過分析吸收前后的光強變化,結合 WMS 算法計算出甲烷濃度,并在 2.8 寸彩色液晶屏上以圖形化方式實時顯示。整個過程從激光發射到結果輸出僅需 0.1 秒,實現 “即測即顯”。

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遠距離檢測能力的實現,依賴于光學系統的優化設計。儀器的激光發射端采用高功率激光器與精密光學透鏡組,確保激光在 50-150 米范圍內仍能保持聚焦狀態 —— 以 LMR150 型號為例,在 150 米距離處,激光光斑直徑控制在 30 厘米以內,避免能量過度擴散。接收端的高靈敏度探測器配合窄帶濾光片,能有效過濾環境光干擾,即使在陽光下也能穩定捕捉反射信號。這種設計讓儀器輕松應對架空管道、高層建筑外的燃氣設施等遠距離檢測場景,操作人員站在地面即可完成對 10 層樓外管道的檢測。
此外,自我診斷系統為技術可靠性提供了保障。儀器開機后會自動進行激光器功率、探測器靈敏度、電路穩定性等多項自檢,若發現異常立即報警并顯示故障代碼。例如,當激光功率衰減超過 20% 時,系統會提示 “光源異常”,避免因硬件老化導致的檢測偏差。這種主動預警機制,確保了每次檢測的技術有效性,讓操作人員能放心依賴儀器數據。
從激光的精準發射到信號的微觀分析,激光甲烷遙測儀將光學、光譜學與電子技術完-美融合,通過 “專屬吸收 + 精準調制 + 智能分析” 的技術邏輯,構建了一套高效、可靠的甲烷檢測解決方案,為燃氣安全監測提供了堅實的技術支撐。


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