激光氣體分析儀作用原理基于哪兩個(gè)方面？

更新時(shí)間：2025-02-14

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　　激光氣體分析儀是一種利用激光與氣體分子之間的相互作用原理來(lái)進(jìn)行氣體成分分析的儀器，其工作原理主要基于光譜測(cè)量和氣體體積測(cè)量?jī)蓚€(gè)方面。以下是對(duì)其工作原理的詳細(xì)解析：

　　1.光譜測(cè)量

　　激光吸收光譜法

　　原理：不同氣體分子對(duì)特定波長(zhǎng)的激光具有不同的吸收特性。當(dāng)激光光束穿過(guò)氣體樣品時(shí)，特定氣體分子會(huì)吸收與其吸收光譜相匹配的激光波長(zhǎng)，導(dǎo)致光強(qiáng)度減弱。通過(guò)測(cè)量吸收后的激光強(qiáng)度變化，可以確定氣體的濃度。

　　過(guò)程：首先使用調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為光源，能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)諧激光波長(zhǎng)，精確匹配待測(cè)氣體的吸收峰。激光器發(fā)射的窄帶單色激光穿過(guò)待測(cè)氣體樣品，由于特定氣體分子在特定波長(zhǎng)處具有吸收峰，部分激光能量被吸收，光強(qiáng)度減弱。激光通過(guò)氣體后，剩余的激光光強(qiáng)被探測(cè)器接收，探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，測(cè)量激光強(qiáng)度的衰減。最后，分析儀通過(guò)計(jì)算吸收光譜的強(qiáng)度和形狀，使用朗伯 - 比爾定律來(lái)推導(dǎo)出氣體的濃度。

　　光聲光譜法

　　原理：利用激光照射氣體樣品，使特定波長(zhǎng)的光被氣體吸收后產(chǎn)生局部熱膨脹，導(dǎo)致壓力波（聲波）的產(chǎn)生。

　　過(guò)程：激光器發(fā)射特定波長(zhǎng)的光，調(diào)制頻率與聲學(xué)諧振器的共振頻率匹配。氣體吸收激光能量后，產(chǎn)生非輻射躍遷，導(dǎo)致局部熱化和膨脹。由于光的調(diào)制效應(yīng)，膨脹和收縮產(chǎn)生周期性的聲波。聲波被置于氣室中的高靈敏度麥克風(fēng)檢測(cè)，麥克風(fēng)將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。通過(guò)信號(hào)放大和處理，得到與氣體濃度成正比的輸出信號(hào)。

　　2.氣體體積測(cè)量

　　容器法：利用標(biāo)準(zhǔn)氣體充實(shí)或稀釋容器，通過(guò)測(cè)量容器內(nèi)氣體的壓力或體積變化來(lái)計(jì)算被測(cè)氣體的濃度。

　　流量法：通過(guò)測(cè)量氣體通過(guò)特定容器或管道的流速來(lái)計(jì)算體積。

　　吸收法：利用氣體分子對(duì)激光的吸收特性，通過(guò)測(cè)量激光透過(guò)氣體樣品前后的強(qiáng)度差來(lái)計(jì)算濃度。