激光甲烷遥测仪检测技术
- 检测甲烷气体浓度含量的意义
随着国民经济的不断发展，对煤炭的需求也与日俱增，在保证采矿业顺利进行时，安全是非常重要的。近年来，我国煤矿多次发生井下瓦斯事故，伤亡人数超过全部重大事故伤亡人数的一半。瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），约占83-89%,它是在成煤过程中形成并储存于煤层中的气体。甲烷气体无色、无味、无嗅,它本身无毒,对人体的主要危害是超限时能引起人窒息死亡，但它具有易燃、易爆等特点，与空气混合达到一定浓度后，遇高温火源引起燃烧或爆炸。历史上，作为煤矿事故的主要原因之一的甲烷爆炸事件频繁发生，造成了重大伤亡和经济损失，教训深刻。因此,为避免煤矿事故的发生，井下气体的检测非常重要。
- 常见的检测甲烷气体浓度的测量方法
市面上常见的检测甲烷气体浓度的测量方法有：载体催化型、光干涉型、热导型和红外光谱吸收型。前三种为传统甲烷传感器，检测精度低，且检测范围窄，难以检测高浓度的甲烷。同时，由于传感器的一致性、稳定性差，需要经常校准，使用不便且维护成本高。
第四种为红外吸收光谱检测技术，主要技术包括非色散红外（NDIR）、激光式（TDLAS）。其中，TDLAS技术采用了半导体激光光源，MHz级别的光谱线宽远小于待测气体单根吸收谱线的线宽，频率扫描范围可避开其他气体吸收谱线，有效避免交叉干扰，不会对其它气体产生误报，而传统NDIR红外光源的线宽则达到数百GHz。该项技术于2018年前后批量应用于燃气阀井的甲烷泄漏监测，属于*新一代的甲烷泄漏监测技术。
三、激光甲烷遥测仪的工作原理
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）原理，每种气体分子都会吸收特定波长的光。当一束激光穿过气团后，输出光将会减弱或者损失部分能量。在光谱学上通过分析某种气体特定吸收谱线对光的吸收程度，计算出该气体的浓度。这种吸收不受温度湿度压力等环境影响，因而具有高度的稳定性，可用于甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、一氧化碳（CO）、氨气（NH3）等气体探测。
- 激光甲烷遥测仪的结构组成
激光甲烷气体遥测仪，包括用于发射激光和接收反射偏转光的光机系统、用于检测分析激光吸收量的信号处理系统、用于预警甲烷浓度超标的显示报警系统以及壳体组件。
通过向目标点（气体管道、天花板、墙体、地板、地面等）发射激光束，然后检测从目标点被反射回来的激光束的辐射数值，经过信号处理系统来判断被测试环境中是否有气体泄漏，并将气体浓度以ppm-m或%vol.为单位显示在遥测仪中。在使用时，只需将激光光束指向待测目标上，用户无需进入到待测管道所在的潜在危险区域。
- 如何为激光甲烷遥测仪选择合适的器件
北京卓立汉光长期以来一直专注于激光光谱学在中国市场的应用，经过二十多年的耕耘，我们可以为客户提供多款采用TDLAS技术进行甲烷气体检测的产品。
DFB（Distribution Feedback Laser）激光器
DFB（Distribution Feedback Laser）激光器是目前市面上TDLAS系统中常见的激光器，它作为发射光源，具有的单色性和窄线宽，以及出色的灵敏性和准确度。
专门为甲烷遥测仪设计的激光二极管，波长范围从1640 - 1670nm，独有的离散模式(DM)技术使其在避免跳模的同时，拥有卓越的SMSR性能和极具竞争力的价格。
如下列表是中心波长为1653.7nm的DM激光器的主要参数。
部分典型MD激光器的列表如下
|
产品型号 |
中心波长 （nm） |
输出功率 （mW） |
检测气体 |
封装形式 |
备注说明 |
|
EP760-0-VC |
760 |
0.5-1 |
（ 氧气）02 |
TO56/TO39 |
VCSEL 760nm+/-1nm |
|
EP1273-0-DM |
1273 |
5-12 |
（ 氟化氢 ）HF |
T056/T039／蝶形 |
1273nm+/-1nm |
|
EP1278-1-DM |
1278.1 |
5-12 |
（ 氟化氢 ）HF |
T056/T039／蝶形 |
1278.1nm+/-1nm |
|
EP1343-0-DM |
1343 |
5-12 |
（ 高温水 ）H2O |
T056/T039／蝶形 |
1343nm+/-1nm |
|
EP1392-5-DM |
1392.5 |
5-12 |
（ 水分子 ）H2O |
T056/T039／蝶形 |
1392.5nm+/-1nm |
|
EP1398-0-DM |
1398 |
5-10 |
（ 高温水 ）H2O |
T056/T039／蝶形 |
1398nm+/-1nm |
|
EP1512-2-DM |
1512.2 |
7-10 |
（ 氨气）NH3 |
T056/T039／蝶形 |
1512.2nm+/-1 nm |
|
EP1521-0-DM |
1521 |
5-12 |
（ 乙快 ）C2H2 |
T056/T039／蝶形 |
1521nm+/-1nm |
|
EP1531-0-DM |
1531 |
5-10 |
（ 乙烘 ）C2H2 |
T056/T039／蝶形 |
1531nm+/-1nm |
|
EP1564-5-DM |
1564 |
5-10 |
（一氧／二氧化碳 ）CO/C02 |
T056/T039／蝶形 |
1564.5nm+/-1nm |
|
EP1566-0-DM |
1566 |
5-10 |
（一氧化碳 ）CO |
T056/T039／蝶形 |
1566nm+/-1nm |
|
产品型号 |
中心波长 （nm） |
输出功率 （mW） |
检测气体 |
封装形式 |
备注说明 |
|
EP1573-3-DM |
1573.3 |
4-8 |
（二氧化碳 ）CO2 |
T056/T039／蝶形 |
1573.3nm+/-1nm |
|
EP1574-5-DM |
1574.5 |
4-8 |
（硫化氢 ）H2S |
T056/T039／蝶形 |
1574.5nm+/-1nm |
|
EP1578-0-DM |
1578 |
4-8 |
（一氧/二氧化碳/硫化氢）CO/C02/H2S |
T056/T039／蝶形 |
1578nm+/-1nm |
|
EP1590-0-DM |
1590 |
5-8 |
（硫化氢 ）H2S |
T056/T039／蝶形 |
1590nm+/-1nm |
|
EP1602-9-DM |
1602.9 |
5-8 |
（二氧化碳 ）CO2 |
T056/T039／蝶形 |
1602.9nm+/-1nm |
|
EP1625-0-DM |
1625 |
5-8 |
（乙炳 ）CzH4 |
T056/T039／蝶形 |
1625nm+/-1nm |
|
EP1629-5-DM |
1629.5 |
5-8 |
（乙烯 ）CzH4 |
T056/T039／蝶形 |
1629.5nm+/-1nm |
|
EP1630-2-DM |
1630.2 |
5-8 |
（乙烯 ）CzH4 |
T056/T039／蝶形 |
1630.2nm+/-1nm |
|
EP1651-0-DM |
1651 |
3-10 |
（甲院）CH4 |
T056/T039／蝶形 |
1651nm+/-1nm |
|
EP1653-7-DM |
1653.7 |
3-5 or 5-8 |
（甲院）CH4 |
T056/T039／蝶形 |
1653.7nm+/-1nm |
|
EP1654-DM-B |
1653.7 |
1-2 |
（甲院）CH4 |
T039 |
1653.7nm+/-1nm |
|
EP1678-6-DM |
1678.6 |
3-8 |
（乙院）C2H6 |
T056/T039／蝶形 |
1678.6nm+/-1nm |
|
EP1680-2-DM |
1680.2 |
3-8 |
（乙院）C2H6 |
T056/T039／蝶形 |
1680nm+/-1nm |
|
EP1683-0-DM |
1683 |
3-8 |
（乙院）C2H6 |
T056/T039／蝶形 |
1683nm+/-1nm |
|
EP1686-4-DM |
1686.4 |
3-8 |
（丙酣 ）C3H60 |
T056/T039／蝶形 |
1686.4nm+/-1nm |
|
EP1742-2-DM |
1742.2 |
4-8 |
（氯化氢）HCI |
T056/T039／蝶形 |
1742.2nm+/-1nm |
|
EP1854-0-DM |
1854 |
2-7 |
（水分子）HzO |
T056/T039／蝶形 |
1854nm+/-1nm |
|
EP1877-0-DM |
1877 |
2-7 |
（水分子）HzO |
T056/T039／蝶形 |
1877nm+/-1nm |
|
EP2004-0-DM |
2004 |
1-3 |
（二氧化碳）CO2 |
T056/T039／蝶形 |
2004nm+/-1nm |
|
EP2050-0-DM |
2050 |
1.5-2 |
（二氧化碳）CO2 |
蝶形 |
2050nm+/-1nm |
|
EP2122-0-DM |
2122 |
1-2 |
（氢气）Hz |
蝶形 |
2122nm+/-1nm |
|
EP2330-0-DM |
2330 |
1-3 |
（一氧化碳）CO |
T039 |
2325nm-2336nm |
|
EP2327-0-DM |
2327 |
1-3 |
（一氧化碳）CO |
T039 |
2325nm 2336nm |
InGaAs红外探测器
高性能InGaAs红外探测器具有快速的响应时间、出色的灵敏度和长期的可靠性。根据In、Ga、As三种元素的比例不同，探测器有四种截止选择，分别为1.9µm, 2.2µm,2.4µm和2.6µm，为客户的不同应用提供合适的产品。
高性能InGaAs红外探测器有非制冷和半导体制冷两种温度控制模式可选。探测器内置热电冷却器（TEC）,将温度控制在-80℃至-20℃，极大降低了热噪声和背景辐射对输出信号的影响。同时，内部一体化集成低噪声前置运放+温度控制单元，使其在保证高灵敏度和响应时间的同时，具有高稳定性和高信噪比，能有效屏蔽电磁干扰，结构紧凑，方便操作，广泛应用于环境监测、温度测量、安全监测、医疗分析、工业控制等领域。
主要InGaAs红外探测器选型表
13810233784
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