TWI245115B - Laser gas detection system - Google Patents
Laser gas detection system Download PDFInfo
- Publication number
- TWI245115B TWI245115B TW93141084A TW93141084A TWI245115B TW I245115 B TWI245115 B TW I245115B TW 93141084 A TW93141084 A TW 93141084A TW 93141084 A TW93141084 A TW 93141084A TW I245115 B TWI245115 B TW I245115B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- light
- laser
- gas
- aforementioned
- light sensor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
1245115 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種雷射氣體感測系統,尤指一種應用於燃燒 系統,可同時量測混合氣體溫度和多種氣體濃度的雷射氣體感測 系統。 【先前技術】 對燃燒系統,例如汽電共生系統或燃煤電廠而言,燃料成本 幾乎佔整個系統的50%以上,屬於高耗能的產業。如何有效提升 系統的燃燒效率,將有助於減低經濟成本,並提升利潤。在煙氣 排放方面,燃燒系統被歸類為空氣固定污染源的主要來源。如何 降低污染源的排放量並符合日趨嚴格的排放標準,不僅影響著週 遭生活環境的品質,亦關係著相對應產業所必須額外支付的經濟 成本。 在眾多的燃燒產物之中,依據燃料種類與運作環境的不同, 中間產物和主要產物會以不同形式的化學結構反應生成,其中, 一氧化碳和氧氣的濃度是影響燃燒效率的主要兩種氣體;混合氣 體的溫度則是影響整體燃燒系統熱效率的主要參數。 習知氣體分析儀器在價格與性能方面,有著極大的落差。詳 言之,在單一氣體分析儀方面,例如一氧化碳分析儀,雖然僅能 針對單一氣體分子有所反應,但是,在量測精確度方面,卻能達 到幾個ppm或0·01 %解析能力;在多種氣體分析儀方面,雖然能 滿足同時量測多種氣體分子濃度的需求,但是,在量測的精確度 方面卻非常的不準確。 不論是前述單一或多種氣體分析儀,習知技術幾乎都是利用 薄膜的化學接觸原理量測待測氣體的濃度。這種化學原理量測的 技術,必須透過取樣孔或是取樣棒,經由後端幫浦抽氣的方式, 將氣體抽引至分析儀器進行後續的分析。唯習知技術存在以下若 1245115 干缺點,包括··(1)無法量測反應氣體的真實溫度;(2)取樣孔屬於 非侵入式的方式,抽引的氣體無法忠實反應空間中不同氣體的濃 度分佈;(3)取樣棒屬於侵入式的方式,雖然能呈現濃度在空間中 的分佈情形,但是其破壞流場的方式,亦可能改變原有的氣體成 分與濃度分佈等。這種種的因素,導致習知單一或多種氣體分析 儀在價格與性能的取捨方面,確實產生相當程度的衝擊。 對於燃燒系統而言,燃燒效率的最佳化調整,除了能達到節 約能源的效果之外,額外經濟成本亦會伴隨著降低許多,從而節 省之經濟成本一年幾乎可高達新台幣數百萬元。 【發明内容】 本發明之目的在提供一種雷射氣體感測系統,可同時量測混 合氣體溫度和多種氣體濃度,能兼顧在降低設備成本和分析檢測 精確度的嚴格要求之外,亦能衍生能源效率提升的額外經濟利潤 及達成環境品質監控診斷的需求。 達到上述目的之雷射氣體感測系統,包含: 二極體雷射,用於發射雷射光束; 光纖偶合器,用於將前述二極體雷射所發射之光束分成第一 及第二兩道光束; 第一分光器,位於待側區域之後端; 一對第一及第二準直鏡,設於前述待側區域之對向兩端,該 第一準直鏡用於使前述第一光束準直穿透前述待測區域之後並 由第二準直鏡聚焦進入前述第一分光器; 第一光感應器,用於接收來自於前述第一分光器的訊號; 第二分光器,用於接收前述第二光束; 第二光感應器,用於接收來自於前述第二分光器的訊號; 濾光鏡,設置於前述第二分光器及第二光感應器之間,用於 監控前述二極體雷射的波長變動範圍;及 1245115 資料處理裝置,用於接收來自於前述第一光感應器及第二光 感應器之訊號並比較光能量差,同時量測前述待測區域中之混合 氣體溫度和多種氣體濃度。 較佳者,前述第一光感應器、第二光感應器及濾光鏡配置數 量至少為一個且數量係相等。 較佳者,前述二極體雷射及光纖偶合器之間、前述光纖偶合 器及第一準直鏡之間、前述第二準直鏡及第一分光鏡之間、前述 光纖偶合器及第二分光器之間,係分別藉由光纖連接,以侷限二 極體雷射光的行進路徑於該光纖中。 較佳者,前述第一光感應器所接收之訊號係藉由訊號傳輸線 傳輸至前述資料處理裝置。 較佳者,中前述第二光感應器所接收之訊號係藉由訊號傳輸 線傳輸至前述資料處理裝置。 較佳者,前述二極體雷射為具備較大變動波長範圍的單一二 極體雷射。 較佳者,前述二極體雷射為多個窄波長變動範圍的二極體雷 射。 較佳者,前述資料處理裝置包括軟體和硬體兩部分,該軟體 包括Beer-Lambert Relation分析氣體溫度和濃度的流程與步驟、 訊號輸入/輸出介面驅動連結、外部操作按鍵的驅動和液晶顯示面 板的數據顯示等;該硬體包括數位訊號處理晶片、整合電路板及 訊號輸入/輸出介面。 本發明之前述目的或特徵,將依據後附圖式加以詳細說明, 惟需明瞭的是,後附圖式及所舉之例,祇是做為說明而非在限制 或縮限本發明。 【實施方式】 由於近年來光纖通訊的蓬勃發展,再加上光纖系統具備高相 1245115 容性、低成本等特性,光纖規格的可調式二極體雷射已經成為氣 體感測技術的主要應用場合。藉由適當的雷射光源波長選擇與調 整,以可調式二極體雷射為主的感㈣器即可作為同時監測各種氣 體的濃度、溫度、壓力和流量等性能參數,提供使用端作為決策 的參考依據。使用光纖傳送线,單-雷射和光錢器可以同時 檢測多個狀態,對於系統而言,可以大幅度的減低支出成本、維 修費用和不定期校正的需求。 根據光譜學的分析資料顯示,雷射光波長範圍介於i 和2.0//m之間,幾乎可以偵測到大部份的氣體分子,包括c〇、 〇h、h2o、no、cha C02等。現今商業化高品質雷射裝置的光 波長範圍約分佈於0.63" m至2.0//m之間,已經大部份涵蓋上 述氣體分子。舉例而言,氧氣(〇2)的量測大部份使用波長為 的A1GaAs雷射;水蒸汽旧2〇)的量測大部份使用波長介於 # m矛1.39 // m之間的inGaAsP雷射。這些二極體雷射裝置 具有快速反應時間、高感應度和光機電相容的特性,適合作為感 測器的主要能量來源。 “ 據此,本發明採用非侵入式的二極體雷射光譜吸收為核心原 里—藉由§的雷射光源波長選擇與調整,利用光纖系統具備高 相谷I*生與n可橈性的特性,提供同時且即時量測混合氣體溫度和 多種不同氣體濃度的功能。 以下將藉由具體實施例,詳述本發明。 、一明參考第一圖,本發明之雷射氣體感測系統ι〇包含:可調 極體雷射n、第—光纖12A、第二光纖12B、第三光纖12C、 弟四光纖12D、光纖偶合器13、第—準直鏡14A、第二準直鏡 14B ^第一分光器15、複數個第一光感應器μ、第二分光器I?、 ,應岫述第一光感應器16數量之濾光鏡per〇t etal〇n)、 對應則渡光鏡18數量之第二光感應器19、對應前述第一光感 1245115 =μ數量之第一訊號傳輸、線2〇a、對應前述第二光感應器υ 婁里之第二訊號傳輸線20B及資料處理裝置3〇。 ㈣可调式二極體雷射n的波長可決定欲偵測氣體的種類 α此“依雷射光波長,可以選擇具備較大變動波長範圍的單一二 ^體雷射,或是選擇多個窄波長變動範®的二極體雷射;前述^ 、,、截12Α用於連接可調式二極體雷身子^及光纖偶合器⑴前 述^二光纖12B用於連接光纖偶合器13及第一準直鏡i4A;前 2準直鏡14A及第二準直鏡14B係分置於待側區域4〇之氣 月豆流經路徑(如圖中箭頭所指之方向)中而呈相對之配置,其間之 距離為L;前述第三光纖12C用於連接第二準直鏡i4B及第—分 2器15;前述複數個第一光感應器16係對應於第一分光鏡。刀 :述第一訊號傳輸線2〇A係連接對應之第一光感應器Μ至資料 =理f置3〇 ;前述第四光纖12D用於連接光纖偶合$ 13及第二 刀光:17,别述第二光感應器19係對應於第二分光器17且兩者 之,:有一濾光鏡18 ;及,前述第二訊號傳輸線2〇b係連接對應 之第一光感應器19至前述資料處理裝置3〇。 “依據前述第-光纖12A、第二光纖12β、第三光纖Μ及第 光、截12D之配置’可使可調式二極體雷射u藉由光纖的協 助,侷限光的行進路徑於光纖中,以避免光受到外在環境的干 擾丄惟獨在待測區域4〇中,光才會行進於開放空間並與氣體分 子交互作用產生光譜吸收能量的行為。 前述光纖偶合器13的功能係將二極體雷射u發射之一道光 束,依照一定的比例,將光能量分成分別由第二光纖i2B、第三 光纖12C傳輸之穿透光束(第一光束)和由第四光纖⑽傳輸之灸 考光束(第二光束)。 〆 *前述穿透光束藉由第-準直鏡14A的運作,使該雷射光準直 穿透待測區域40,再藉由待測區域4〇後端的第二準直鏡14B將 1245115 光線聚焦於光纖12 C之中並進入第一分光器15與第一光感應器 16。前述第一分光器15的功能是將雷射光還原成不同波長之後 使之進入第一光感應器16。前述第一光感應器16則將接收的訊 號經由第一訊號傳輸線20A傳送至後端之資料處理裝置30。前述 一對準直鏡14A、14B的功能主要是協助雷射光在開放空間中行 經待側區域40之距離L時,保持雷射光的準直性,避免光的擴 散效應。 前述參考光束藉由第二分光器17將雷射光還原成不同波 長,並穿透濾光鏡18之後再進入第二光感應器19。前述第二光 感應器19將接收的訊號經由第二訊號傳輸線20傳送至後端資料 處理裝置30。前述濾光鏡18的功能為監控二極體雷射11的波長 變動範圍。前述第二光感應器19則用於量測雷射光的起始能量。 前述資料處理裝置30包括軟體31和硬體32兩部分,請參看第 二圖,該軟體3 1包括Beer-Lambert Relation分析氣體溫度和濃度 的流程與步驟、訊號輸入/輸出介面驅動連結、外部操作按鍵的驅 動和液晶顯示面板的數據顯示等;該硬體32包括數位訊號處理 晶片、整合電路板及訊號輸入/輸出介面等。藉由資料處理裝置 30接收來自於前述穿透光束及參考光束,並加以比較光能量差, 即可同時量測前述待測區域40中混合氣體溫度和多種氣體濃度。 以下將進一步說明本發明之氣體分子吸收雷射原理、氣體溫 度量測、氣體分子濃度量測及使用之HITRAN資料庫。 氣體分子吸收雷射原理 依據雷射光波吸收原理,當雷射光通過氣體分子時,氣體分子會因為 吸收特定波長的光能量,使得雷射光束的能量強度因而降低。雷射光束能 量降低的程度與雷射光的行進路徑、氣體溫度等因素息息相關。因此,其 1245115 關係式稱之為Beer-Lambert Law,可表示為 I, =I〇,xexp[-kv/xPxL].................................................................................. 其中,‘和L分別代表雷射光通過氣體分子前後的光源能量強度;、代表 氣體分子的光譜吸收係數;P代表氣體分子的分壓;L代表雷射光的行進路 徑。以下表一所示為Beer-Lambert’sLaw參數的定義與單位。 表一 雷射光源入射強度 I, 雷射光源通過氣體後之強度 光譜吸收係數 cm^atm'1 P 待測氣體分壓 atm V 特定頻率 -1 cm L 雷射光穿透氣體行進路徑 cm 光譜吸收係數為line strength function和line shape function的乘積,亦即 kK = S(T,v)x 彡v〇)................................................................................... (2) '代表光譜線中心(Line-center)的頻率。在特定雷射光波長時,iine strength function為溫度的函數,iine shape function為溫度和壓力的函數。 此外,雷射光的穿透率(Transmittance,Tt)定義為
結合式(1)、式(2)與式(3)且將關係式取自然對數值,則 (3) 1245115 也)=1η ί ΌPxL = -S(T,V)X♦ -')xPxL w 根據過去許多學者的分析方法顯示,視線法(une_of_sight)搭配
Beer-Lambef’s Law是__作為啊分析氣_溫度和减濃度的方 法般而5 ’採用視線法至少需要兩條鄰近且不互相重疊的吸收強度光 譜線,才能_量_目的。HITRAN資料庫在這方面提供相當完整的氣 體吸收光譜線的相關資料。 表二為一般氣體分子吸收雷射光譜的吸收強度與頻率的關係曲線表, 其中,%、v2分別代表相鄰光譜線中心之特定吸收光譜線的頻率。 對紅外線吸收光譜而言,吸收光譜線的吸收強度代表氣體分子旋轉 (Rotational)量子能階和振動(Vibrational)量子能階的躍遷(Transition)所需吸 收的能量。 表
12 1245115 當吸收強度發生於光譜頻^時,其氣體吸收光能 量強度可表示成 ln(jt,J=ln ~- --S(t?v01)x^v ~v〇j)xPxL.................................. (5) δ吸收強度發生於光譜頻率^時,其氣體吸收光能量強度可表示成 ln(Tt,J=lnJ^,-S(T,、2M"(),2)xI>XL...............................................(6) 氣體溫度量測 選定苓考·度和料射相為ΤγΚ)和ρ/_),貞彳μτμν資料庫 將可提t、光.a吸收頻率於%、^日㈣1—血_值,分別表示成s(t〇,〜)和 s(T〇^〇,2) 〇 此外,在特定頻率時,同一種氣體分子於不同溫度條件,其U的ngth function可以表示成
xexp
S(T) = S(T〇)x^x X
hcE" ~~r~ χ ί丄丄1Ιτ'ΐ; ⑺
一中Q(T)代表溫度丁時的配分函數办池丨㈤脇比如);匕代表蒲朗克常數; 代表光速,E"代表氣體低能階能量(Lower state energy) ; k代表波茲曼常 數。以下表三所列為關係式⑺各項參數的值和單位。 13 1245115
表, 二 h 蒲朗克常數 6.6260755x10'% J-S C 光速 3xl08 m/s 氣體低能階能量 cm'1 k 波茲曼常數 1.380658xl〇·23 J/K 因此’在溫度為T、吸收頻率為κ、V2時,個別Hne strength function可 表示成 S(T5v01) = S(T0?v01)x^xf^
T xexp hcE: f 1 1 -x k T T〇 1〇,丨 ⑻ 1-exp he To S(t^c,2) = s(T05v0j2)x^x^ \ hcE, ’1 1 丫 χ exp y --X k 1-exp
he _ __· T :V0,2 (9) 1 - exp he T〇 0,2 ❿ 當雷射光波長小於2.5//m且氣體溫度小於2500K時,關係式(9)的最 後一個項目可以忽略不計。因此,將關係式(8)和關係式(9)相除,則得到
he T
-X (Ε;、Ε;)χ Τ Ί; 關係式(10)等號的左邊為實驗量測值,等號右邊除了溫度丁之外,其餘 參數皆為已知值。因此,氣體的溫度值Τ即可經由關係式(10)的運算而得到。 14 1245115 氣體分子濃度量測 田氣脱的/皿度畺測完成之後,line strength在該溫度時的強度即可經由 關係式⑺⑻或(9)得到。應用Beer-LambertLaw量測氣體分子濃度時,除 了 lme strength fimcti〇n分析之外,另一個決定因子為丨丨⑽的 分析。lme shape fonction的作用主要是藉由透過數學運算式的方式,將量測 儀器(如光電二極管或是光譜分析儀等)所量測到的資料訊號予以程式化,便 利後續的解讀與分析。 依據過去的相關文獻顯示,描述吸收光譜線的line shape &η(^〇η的關 ® 係函數相當的多種,包括 Ben-Reuven line shape、DC)ppleHine shape、 line shape > Lorentzian line shape > Sub-Lorentzian line shape > VanVleck屬isskopf line shape、Voigt line shape 和 G麵―^ 這九種關係函數的適用範圍和適用條件不盡然相同,採用這些關係函數時 必須依據應用環境的條件做進一步的選擇。 對於吸收光譜線而言,Lorenztian fimction、Gaussi〇n functi〇n 和 v〇igt _ function是三個被採用作為修正(Fitting)實驗數據的關係函數。這三個關係 函數的形式描述如下: (1) Lorenztian function 當氣體壓力約為-大氣壓或稍微高於一大氣麼時,此函數適用於分 析當時的吸收光譜資料。 (2) Gaussion function 當氣體壓力低於lOOmbar時,都卜勒效應⑽⑽㈣飯收影響光 譜線的增頻(Broadening)現樣,此函數適用於分析當時的吸收光譜資料。 15 1245115 (3) Voigt function
Voigt flmction 為 Lorenztian fiinction 和 Gaussion function 的迴旋 (Convolution)積分結果,因此,適用於上述兩種關係函數的條件。v〇igt function也是多數文獻採用分析資料的關係函數。
Voigt function的原始方程式為 v(a,x)=f£a-;V-y)2dy...........................................................................(11) 其中,a稱為voigt parameter,該值的量測顯現碰撞和都卜勒增寬之間的影 響關係,其定義為 (12) a.Vhi2x^c
△ v/D 其中,Δ vc為碰撞半寬帶(Collision full width at half max.)。A vD為都卜勒半 寬帶(0(^匕如1〜丨(^1^11也11^.)。碰撞半寬帶為壓力和溫度的函數,其 關係式為
Avc =2/xPabs................................................................................................〇3) 其中,办為碰撞增寬(Collision-broadening)參數,為溫度的函數;Pabs為環境 的壓力。都卜勒半寬帶為溫度的函數,其關係式為 丄 △ = 7· 162 X10 X — X νη................ ................ (14) VM; …· .........................v y 其中,T為環境溫度;Μ為待測氣體分子的分子量;v。為吸收光譜線的中 心線頻率(Line-center frequency)。此外,關係式(11)之參數X,定義為 16 ...............................(15) 1245115 x = 2jhax^..............................
△ vD 其中 ,v-v。為吸收光譜線中心線頻率分赌形。依據上述的分析,倘若_ parametera遠小於1時,則關係式(11)的結果可以簡化為 /(a,x) = e' :Χ" ......(16) line shape 不論採用何種line shape function做為分析工具,通常會將 function 常態化(Normalization),亦即 line φ(ν-ν0)άν = l........................ (17) 其中,外-v。)為修正的voigt function,稱之v〇igtpr〇me,其關係式為 沴(卜 v(a,x).................. 將關係式(11)〜(16)和關係式⑺代入關係式⑷並重新整理之,則可求得 氣體分子的分壓P,亦即
In L〇,^ …(18) 將氣體分子的分壓(P)無境的壓力(Pabs)取其比值,g卩可轉氣體分子 的莫耳比,進一步可換算成氣體分子的濃度。 HITRAN資料庫 表四為侧HAWKS料,將HITRAN f料庫巾,,魏在各個波 17 1245115 長日^的吸收光谱資料部份圖表,其中]Vi=7代號為氧氣。由表中資料顯示, 包括光的波長、頻率、吸收強度、氣體碰撞半寬、氣體低能階能量等參數, 皆能提供計算特定溫度下,氣體分子吸收特定波長能量的吸收強度,如關 係式(7)所示。 ansofodo-sSJ JEJ§3 ^6sal蒼 A,
SB P3jenb,is§ui uo:5suun iwi*s>:0兹-0^*j ic繁I pl—途 :¾¾雲pi 3 ptuspgiq.ipils icEJ3u3si2v>bAMn —3 paspBOKhsouosptodap 3,mldusJoISSJaou J's屋 JO«3ss amssaid IWWJPeoJS-JEfv χ3ρ.96ιί§ατ*ΙΒςο^^Β15%ι9.8:π vapu? Blsncrta^i20 SJEts-^&on xsp.se^JBn!>iBOJSJKels,feddn
Pa8p0sq.,q1ip§>;-Sst.sj 5Ρ 荖 feq pmB>;ll.s sdulBbJ3.JJO4>3isicysaopl*»-»
Mq
表四 表五所示為氧氣在波長範圍為0.7629/ηη至0.7596//m之間的吸收光 譜強度與波長分佈關係圖表,由表中的吸收強度資料顯示,氧氣在雷射光 波長約為0.761//m時,顯現相對較強的吸收能力。 表六所示為一氧化碳的吸收光譜強度與波長的關係。 水蒸汽吸收雷射光波長的吸收強度如表七所示。 因此,透過HITRAN資料庫的搜尋,將可幫助偵測特定氣體分子時, 遥疋相對較強強吸收光譜能力的波長,除了能提升訊號強度之外,對於後 績氣體分子濃度的量測與換算亦能提高其準確度。 18 1245115 (ς UI3*a>Ilscul>/一 1113)^96^^)^^1131111 1.00E-23 r 9.00E-24 -8.00E-24 -7.00E-24 -6.00E-24 -5.00E-24 -4.00E-24 -3.00E-24 -2.00E-24 -1.00E-24 - 0.7629 0.7623 0.7615 0.7611 0.7607 0.7604 0.7602 0.7600 0.7599 0.7598 0.7597 0.7597 0.7596 0.7596 wavelength (μτη) 表五 (<〔E31V 一 S3)
1.5997 1.5985 1.5976 1.5966 1.5958 1.5936 1.5927 1.5864 1.5819 1.5801 1.5788 1.5780 1.5711 1.5629 1.5592 wavelengtii (inn) 表六 19 1245115
表七 如上所述,比較本案與習知技術的主要差異如下,可知本案 確實具有優異性及可專利性: , 1、 原理分析:習知技術採用化學接觸原理的方式,僅能分 析氣體的濃度;本案採用Beer-Lambert Relation的吸收光譜原 理,能同時分析氣體的溫度與濃度。 2、 取樣氣體代表性:習知技術採用抽氣孔或取樣棒抽引氣 體,屬於侵入式干涉流場的方式,無法忠實反應氣體濃度的分 佈;本案採用雷射光直接穿透待測區域,屬於非侵入式且無干擾 流暢的方式,能反應氣體濃度的分佈情形 3、 系統校正需求:習知技術的分析儀器在使用前必須先經 過標準氣體的校正程序,才能進行後續的取樣分析;本案因為採 用雷射光的關係,不同的氣體分子對特定波長的雷射具有吸收特 定能量的行為,因此,無須透過任何標準氣體的校正程序,即能 1245115 準確的分析氣體的濃度與溫度。 4、光纖的使用· 所具有之高戶準·省知技術並未利用光纖。本案利用雷射光 θ. 2 ^ Γ又準直性及採用光纖作為光行進路徑的傳輸媒介,藉 Ά阿相*性與可撓性,可以省卻昂貴的光學元件,達到任 意改變光打進路徑的需求,並簡化系統的複雜程度。
21 1245115 【圖式簡单說明】 第一圖係顯示本發明之雷射氣體感測系統之系統配置圖。 第二圖係顯示本發明之資料處理裝置之方塊圖。 [主要元件符號對照說明] ίο…雷射氣體感測系統 11…可調式二極體雷射 12A…第一光纖 12B···第二光纖 12C···第三光纖 12D…第四光纖 13…光纖偶合器 14A…第一準直鏡 14B· ••第- 二準直鏡 15··· 第一 分光器 16··· 第一 光感應器 17··· 第二 分光器 18··· 濾光 鏡 19··· 第二 光感應器 20A…第, 一訊號傳輸線 20B· ••第- 二訊號傳輸線 30…資料處理裝置 22
Claims (1)
1245115 拾、申請專利範圍: 1、一種雷射氣體感測系統,包含·· 二極體雷射,用於發射雷射光束; 光纖偶合器’用於將前述二極體雷射所發射之光束分成第 一及第二兩道光束; 第一分光器,位於待側區域之後端; 一對第一及第二準直鏡,設於前述待側區域之對向兩端, 该第一準直鏡用於使前述第一光束準直穿透前述待測區域之 後並由第二準直鏡聚焦進入前述第一分光器; 第一光感應器’用於接收來自於前述第一分光器的訊號; 第二分光器,用於接收前述第二光束; 第二光感應器,用於接收來自於前述第二分光器的訊號; 濾光鏡’設置於前述第二分光器及第二光感應器之間,用 於監控前述二極體雷射的波長變動範圍;及 一貧料處理裝置,用於接收來自於前述第一光感應器及第二 光感應器之訊號並比較光能量差,同時量測前述待測區域中之 作匕合氣體溫度和多種氣體濃度。 2 ★如申凊專利範圍第1項所述之雷射氣體感測系統,其中前述 第-光感應器、第二光感應器及濾光鏡配置數量 數量係相等。 且 一士申明專利範圍第1項所述之雷射氣體感測系統,其中前述 二極體雷射及光纖偶合器之間、前述光纖偶合器及第二準直鏡 =間、可,第二準直鏡及第—分光鏡之間、前述光纖偶合器及 分光器之間,係分別藉由光纖連接,以侷限二極體雷 的行進路徑於該光纖中。 疋 4申請專利範圍帛i項所述之雷射氣體感測系統,其中前求 $〜光感應ϋ所接收之訊號係藉由訊號傳輪線傳輪至前述^ 23 !245115 料處理裝置。 第如帛1項所述之#射氣體感測in中一 f 弟-先感應器所接收之訊號係藉由 ,、中則述 料處理裝置。 ’别、'泉傳輪至前述資 6 如申請專利範圍第i項所述之雷射氣體 二 為具備較大變動波長範圍的單-二極二:中前述 二極體雷射為多個窄波長變動範_二極體中前述 、=r=:r射-感二-前述 匕枯#人體和硬體兩部分, Beer-Lambert Relati〇n分析氣體 、w卓人體包括 號輸入/輸出介面驅動連4 '皿又σ/辰又的流程與步驟、訊 板的數據顯示等;該硬連體 及訊號輸入/輸出介面。 °號處理曰曰片、整合電路板
24
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW93141084A TWI245115B (en) | 2004-12-29 | 2004-12-29 | Laser gas detection system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW93141084A TWI245115B (en) | 2004-12-29 | 2004-12-29 | Laser gas detection system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TWI245115B true TWI245115B (en) | 2005-12-11 |
TW200622212A TW200622212A (en) | 2006-07-01 |
Family
ID=37190013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW93141084A TWI245115B (en) | 2004-12-29 | 2004-12-29 | Laser gas detection system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
TW (1) | TWI245115B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11287371B2 (en) | 2019-12-06 | 2022-03-29 | Industrial Technology Research Institute | Gas absorption spectrum measuring system and measuring method thereof |
-
2004
- 2004-12-29 TW TW93141084A patent/TWI245115B/zh active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11287371B2 (en) | 2019-12-06 | 2022-03-29 | Industrial Technology Research Institute | Gas absorption spectrum measuring system and measuring method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW200622212A (en) | 2006-07-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rieker et al. | Calibration-free wavelength-modulation spectroscopy for measurements of gas temperature and concentration in harsh environments | |
De Cumis et al. | Widely-tunable mid-infrared fiber-coupled quartz-enhanced photoacoustic sensor for environmental monitoring | |
Liu et al. | Tunable diode laser absorption spectroscopy based temperature measurement with a single diode laser near 1.4 μm | |
Kluczynski et al. | Wavelength modulation absorption spectrometry—an extensive scrutiny of the generation of signals | |
Goldenstein et al. | Fitting of calibration-free scanned-wavelength-modulation spectroscopy spectra for determination of gas properties and absorption lineshapes | |
CN104280362B (zh) | 一种高温水汽激光光谱在线检测系统 | |
Miller et al. | Tunable diode-laser measurement of carbon monoxide concentration and temperature in a laminar methane–air diffusion flame | |
Orr et al. | Rapidly swept continuous-wave cavity-ringdown spectroscopy | |
Bidin et al. | Sugar detection in adulterated honey via fiber optic displacement sensor for food industrial applications | |
Zhang et al. | Development of a tunable diode laser absorption sensor for online monitoring of industrial gas total emissions based on optical scintillation cross-correlation technique | |
Jahromi et al. | Sensitive multi-species trace gas sensor based on a high repetition rate mid-infrared supercontinuum source | |
Farooq et al. | Measurements of CO 2 concentration and temperature at high pressures using 1f-normalized wavelength modulation spectroscopy with second harmonic detection near 2.7 μm | |
Brown et al. | Long-path supercontinuum absorption spectroscopy for measurement of atmospheric constituents | |
Ding et al. | Dual-sideband heterodyne of dispersion spectroscopy based on phase-sensitive detection | |
Zhang et al. | Trace gas sensor based on a multi-pass-retro-reflection-enhanced differential Helmholtz photoacoustic cell and a power amplified diode laser | |
He et al. | Simultaneous multi-laser, multi-species trace-level sensing of gas mixtures by rapidly swept continuous-wave cavity-ringdown spectroscopy | |
Zhou et al. | Real-time measurement of CO 2 isotopologue ratios in exhaled breath by a hollow waveguide based mid-infrared gas sensor | |
Debecker et al. | High-speed cavity ringdown spectroscopy with increased spectral resolution by simultaneous laser and cavity tuning | |
Aseev et al. | High-precision ethanol measurement by mid-IR laser absorption spectroscopy for metrological applications | |
Kim et al. | Multi-Gas analyzer based on tunable filter non-dispersive infrared sensor: Application to the monitoring of eco-friendly gas insulated switchgears | |
Wang et al. | Method of adaptive wide dynamic range gas concentration detection based on optimized direct absorption spectroscopy | |
TWI245115B (en) | Laser gas detection system | |
Zhao et al. | Method for demodulating the overlapping absorption spectra of CO and CH 4 | |
Cui et al. | Sensitive detection of NO using a compact portable CW DFB-QCL-based WMS sensor | |
Liger et al. | Advanced fiber-coupled diode laser sensor for calibration-free 1 f-WMS determination of an absorption line intensity |