激光氣體傳感器的原理以及優(yōu)勢

1.什么是激光氣體傳感器

激光是一種由原子激發(fā)而成的光，當(dāng)原子中的電子在吸收了能量后，從低能到高能，從高能到低能，然后以光子的方式釋放出來。被誘導(dǎo)（激勵(lì)）的光子束（激光），具有高度相同的光學(xué)性質(zhì)。所以，與一般的光源相比，激光的單色性和方向性更好。

2.激光氣體傳感器的工作原理是什么？

根據(jù)朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律，在此基礎(chǔ)上，被測組分可以吸收一定波長的光，并且其吸收強(qiáng)度與成分濃度成比例，并用測量氣體對激光的衰減來測定。

該技術(shù)的核心技術(shù)是利用半導(dǎo)體激光器的波長調(diào)諧和被測氣體的選擇性吸收來測量氣體的濃度。

該方法具有靈敏度高、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、多組分同時(shí)測定等特點(diǎn)。

它的工作原理是由可調(diào)半導(dǎo)體激光器通過驅(qū)動(dòng)電流的調(diào)制，發(fā)出一種特殊的激光波長，通過周期性地注入，激光的波長會(huì)發(fā)生周期性的改變，從而將激光的中心波長調(diào)整到被測量的氣體吸收譜線上，并進(jìn)行選擇性的吸收，然后根據(jù)吸收后的光譜強(qiáng)度信號(hào)，將被測量的氣體的濃度進(jìn)行反演。

由于半導(dǎo)體激光具有較高的單色特性，因此可以通過一條被測氣體的單個(gè)吸收譜線來測量，從而避免了不同分子間的相互干擾，使被測氣體能夠被正確識(shí)別

3.激光氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)

1.與電化學(xué)和熱敏傳感器相比，激光傳感器有哪些優(yōu)點(diǎn)？

電化學(xué)/熱媒傳感器典型地是與氣體直接接觸的靈敏元件。它是一種利用化學(xué)反應(yīng)生成熱量或電流的傳感元件。因此，電化學(xué)/熱敏傳感器的壽命會(huì)隨著探測到的氣體的頻率和濃度的增大而縮短，因?yàn)樵诨瘜W(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，電化學(xué)/熱敏傳感器對同一種類的氣體都有反應(yīng)，沒有獨(dú)特的選擇性，往往會(huì)引起錯(cuò)誤的警報(bào)。由于化學(xué)反應(yīng)對環(huán)境中的濕度、溫度、壓力和環(huán)境中的氣體非常敏感，因此，在很短的時(shí)間內(nèi)，就會(huì)出現(xiàn)許多故障。而經(jīng)常地修正，會(huì)極大地提高價(jià)格購買的傳感器的使用費(fèi)用。

由于激光感應(yīng)器不需要與氣體直接接觸，所以沒有毒性和老化的問題。同時(shí)，該傳感器在常壓下不會(huì)受到溫度、濕度等因素的影響，無需調(diào)整。

2.與固體傳感器相比，激光型傳感器有哪些優(yōu)點(diǎn)？

沒有交叉敏感度，不會(huì)受到外界因素的影響：固體感應(yīng)器對濕度很敏感，一般對有害氣體的選擇性較低。另外，氧水平的改變也會(huì)造成不可靠的數(shù)據(jù)。在氣體濃度較高的情況下，會(huì)產(chǎn)生不可逆的氣體讀數(shù)和感度變化。

而激光傳感器則不會(huì)與被測量的氣體直接接觸，其它氣體的交叉敏感性、濕度、氧氣含量等因素對其影響甚微。

低功率：固態(tài)感應(yīng)器運(yùn)行時(shí)必須在溫度較高的環(huán)境中工作，消耗大量的能量，而且不能用作便攜裝置。而激光型傳感器的優(yōu)勢在于其功耗較小。

3.與紅外線傳感器相比，激光型傳感器有哪些優(yōu)點(diǎn)？

這兩種物理原理都是一樣的，都是利用了光和分子的相互作用。

但由于中紅外區(qū)的水分子具有較強(qiáng)的吸附性能，所以其抗?jié)裥暂^差；

由于紅外感應(yīng)器的光源信號(hào)較弱，一般情況下，必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)氣體和探測氣體的差分，以獲取有效的信號(hào)。

與紅外線傳感器相比，它具有快速、抗?jié)?、抗震?dòng)、工作穩(wěn)定、工作可靠等特點(diǎn)。

審核編輯：湯梓紅