Analizator gazi optiko-akustik lazer i tipit intrakavitet. Analizues gazi lazer SITRANS SL Analizues gazi me laser

Karakteristike

Pajisja është projektuar për analizën operative të gazit të ajrit atmosferik duke përdorur spektroskopinë lazer optike-akustike

Parimi i funksionimit të analizuesit të gazit bazohet në gjenerimin e valëve akustike në ajër gjatë bashkëveprimit të një rreze lazer të moduluar me molekulat e një papastërtie gazi që thith rrezatimin lazer në një gjatësi vale të caktuar. Valët akustike shndërrohen nga një mikrofon në sinjale elektrike proporcionale me përqendrimin e gazit thithës. Duke rregulluar gjatësinë e valës së lazerit dhe duke përdorur të dhëna spektrale të njohura për koeficientët e absorbimit të gazrave të ndryshëm, është e mundur të përcaktohet përbërja e papastërtisë së gazit të zbuluar.

Një tipar dallues i këtij analizuesi të gazit është kombinimi në një dizajn të vetëm i një lazeri CO2 përcjellës valësh të sintonizueshëm dhe një detektori optiko-akustik pompues (OAD) të një lloji diferencial. OAD ndodhet brenda zgavrës së lazerit dhe formon një strukturë të vetme me lazerin. Falë kësaj, zvogëlohen humbjet në elementët optikë, rritet fuqia brenda kanalit të punës të OAD dhe ngurtësia e të gjithë strukturës. Analizatori i gazit përdor një lazer të valëve CO2 me ngacmim me frekuencë të lartë (HF) që sintonizohet automatikisht përgjatë linjave, në të cilin modaliteti i gjenerimit periodik të pulsit vendoset duke moduluar fuqinë e gjeneratorit RF, gjë që bën të mundur optimizimin e energjisë konsumi duke rregulluar ciklin e punës së pulseve të ngacmimit. Dizajni i tipit diferencial OAD i përdorur ka dy kanale akustike rezonante, në

në të cilin formohen valë akustike antifazore, gjë që lejon, me futjen e përpunimit të duhur, të minimizohet zhurma kur ajri rrjedh nëpër kanale.

Këto karakteristika të pajisjes janë unike dhe së bashku ofrojnë ndjeshmëri jashtëzakonisht të lartë të zbulimit për pajisjet optike-akustike, nivel të ulët të zhurmës së harduerit dhe konsum të përgjithshëm relativisht të ulët të energjisë.

Analizuesi i gazit është i aftë të regjistrojë koeficientët minimalë të përthithjes së papastërtive të gazit në atmosferë në një rrjedhje gazi në një nivel prej ~ 5 × 10-10 cm-1 me performancë të lartë të natyrshme në metodat optike të analizës së gazit. Falë këtyre cilësive, si dhe aftësisë për të rregulluar gjatësinë e valës së rrezatimit lazer në rajonin prej 9,3÷10,9 mikron, analizuesi i gazit lejon matjet në kohë reale të përqendrimeve të ulëta të gazeve atmosferike dhe antropogjene (në një nivel prej 1 ppb ose më pak), të tilla si C2

H4, NH3, O3, C6, SO2, SF6, N2

O, CH3, CH3, etj.,

duke përfshirë çifte të një numri eksplozivësh dhe substancash toksike (rreth 100 substanca në total).

Këto veti bëjnë të mundur përdorimin e pajisjes për monitorimin e përqendrimeve të përbërjeve molekulare kimike në ajrin atmosferik dhe proceset teknologjike, për të analizuar ajrin e nxjerrë për të identifikuar sëmundje të ndryshme, etj.

Aplikimi i një efekti

Përparësitë e dukshme të metodës OA, të kombinuara me përdorimin e lazerëve mjaftueshëm të fuqishëm të sintonizueshëm me frekuencë të vazhdueshme, e bëjnë atë veçanërisht tërheqëse për zgjidhjen e problemeve që kërkojnë matjen e përthithjes së dobët të rrezatimit nga gazrat molekularë. Para së gjithash, kjo ka të bëjë me problemet e analizës së gazit në përqendrime të ulëta dhe ultra të ulëta të molekulave në mjedis.

Artikull mbi temën

Komunikimet me sinjal dhe mjetet moderne të komunikimit në ekspedita
alarm komunikimi ekspeditë arktike Në çdo ekspeditë, det apo tokë, në çdo shëtitje apo fluturim, mund të krijohet një situatë emergjente, si rezultat i së cilës pjesëmarrësit e tyre do të humbasin të gjitha pajisjet, furnizimet me ujë, ushqim ose një pjesë të konsiderueshme të tyre. Komunikimet me radio janë elementi më i rëndësishëm i...

Një analizues shumë i ndjeshëm i gazit lazer është krijuar për të analizuar përmbajtjen e gazeve të papastërtive në mostrat e ajrit. Elementet kryesore të analizuesit të gazit: një lazer CO 2 përcjellës valësh, një qelizë optike-akustike rezonante dhe një kompjuter, biblioteka e të cilit përmban informacione për linjat e absorbimit të 37 gazeve. Informacioni është paraqitur mbi kufijtë e zbulimit të gazit të analizuesit të zhvilluar të gazit. Kufiri i zbulimit për amoniak me një gabim prej 15% është 0.015 ppb.

Nevoja për monitorim të vazhdueshëm të përmbajtjes së një numri të madh të ndotësve në ajër në zona të mëdha me një kosto të arsyeshme parash dhe pune shtron detyrën e pajisjes së shërbimit të kontrollit mjedisor me analizues gazi që plotësojnë kërkesat e mëposhtme: 1) pragu i zbulimit në nivelin e përqendrimeve maksimale të lejuara të substancave të analizuara; 2) selektivitet i lartë ndaj substancave të huaja; 3) analiza me shumë komponentë; 4) performancë e lartë (kohë e shkurtër e ciklit të matjes kur merret një mostër), duke siguruar aftësinë për të punuar në lëvizje dhe një përgjigje relativisht të shpejtë ndaj tejkalimit të një niveli të caktuar përqendrimi; 5) vazhdimësia e matjeve për 2-4 orë për të përcaktuar madhësinë e zonës së kontaminuar.

Metodat ekzistuese të zbulimit të gazit mund të ndahen në tradicionale (jo-spektroskopike) dhe optike (spektroskopike). Puna liston avantazhet dhe disavantazhet e metodave kryesore tradicionale nga pikëpamja e përdorimit të tyre për analizën e papastërtive të gazta me përbërje komplekse në ajër.

Metodat spektroskopike, zhvillimi i shpejtë i të cilave përcaktohet nga karakteristikat unike të lazerëve, bëjnë të mundur eliminimin e disavantazheve kryesore të instrumenteve tradicionale dhe sigurimin e shpejtësisë, ndjeshmërisë, selektivitetit dhe vazhdimësisë së nevojshme të analizës. Në shumicën e rasteve, për të zbuluar ndotjen e ajrit me metoda spektroskopike, përdoret rajoni i mesit IR i spektrit, ku janë përqendruar brezat kryesorë vibrues të shumicës dërrmuese të molekulave. Rajonet e dukshme dhe UV janë më pak informuese në këtë drejtim.

Një vend të veçantë në familjen e analizuesve të gazit lazer IR zënë pajisjet me lazer CO 2. Këta lazer janë të qëndrueshëm, të besueshëm dhe të lehtë për t'u përdorur dhe mund të zbulojnë mbi 100 gazra.

Më poshtë përshkruajmë një analizues gazi (modeli mostër) që plotëson kërkesat e mësipërme. Si burim rrezatimi përdoret një lazer përcjellës valësh CO 2; elementi i ndjeshëm është një qelizë optike-akustike rezonante (ROAC). Metoda optiko-akustike bazohet në regjistrimin e një valë zanore të ngacmuar në një gaz pas thithjes së rrezatimit lazer të moduluar nga amplituda në një r.o.a.ya. Presioni i valës së zërit, në përpjesëtim me fuqinë specifike të absorbuar, regjistrohet nga një mikrofon. Diagrami bllok i analizuesit të gazit është paraqitur në Fig. 3.1. Rrezatimi i moduluar i një lazeri CO 2 godet njësinë e akordimit të gjatësisë së valës. Kjo njësi është një grilë difraksioni që ju lejon të rregulloni gjatësinë e valës së rrezatimit në intervalin 9,22-10,76 mikron dhe të merrni 84 linja lazer. Më pas, rrezatimi drejtohet përmes një sistemi pasqyrash në vëllimin e ndjeshëm të RAO, ku regjistrohen ato gazra që thithin rrezatimin që hyn në të. Energjia e rrezatimit të absorbuar rrit temperaturën e gazit. Nxehtësia e lëshuar në boshtin e qelizës transferohet kryesisht në muret e qelizës me konvekcion. Rrezatimi i moduluar shkakton një ndryshim përkatës në temperaturën dhe presionin e gazit. Ndryshimi i presionit perceptohet nga membrana e mikrofonit kapacitiv, i cili çon në shfaqjen e një sinjali elektrik periodik, frekuenca e të cilit është e barabartë me frekuencën e modulimit të rrezatimit.

Figura 3.1. Blloku i analizuesit të gazit

Figura 3, 2 tregon një skicë të zgavrës së brendshme të r.o.a.ya. Formohet nga tre vëllime aktive cilindrike: vëllimet 1 dhe 2 të vendosura në mënyrë simetrike me diametër 20 mm dhe vëllimi i brendshëm 3 me diametër 10 mm. Dritaret hyrëse 4 dhe dalëse 5 janë bërë nga materiali BaF 2. Mikrofoni është instaluar në pjesën e poshtme të qelizës dhe lidhet me volumin aktiv përmes vrimës 6 me një diametër prej 24 mm.

Figura 3.2 Kaviteti i brendshëm i një qelize rezonante optiko-akustike. 1, 2 - vëllime të jashtme, 3 - vëllime të brendshme. 4, 5 - dritaret hyrëse dhe dalëse, 6 - vrima e mikrofonit

Rezonanca optike" e shkaktuar nga thithja e rrezatimit lazer nga gazi, në kushte normale ndodh në një frekuencë të modulimit të rrezatimit prej 3,4 kHz, dhe sinjali i sfondit për shkak të përthithjes së rrezatimit nga dritaret R.O.A.Y. është maksimal në një frekuencë prej 3,0 kHz. Faktori i cilësisë në të dyja rastet janë >20. Ky dizajn i RPOAR siguron ndjeshmëri të lartë të analizuesit të gazit dhe bën të mundur shtypjen e kontributit të sinjalit të sfondit duke përdorur një përforcues selektues të frekuencës dhe fazës. Në të njëjtën kohë, RPOAR është i pandjeshëm ndaj zhurma akustike e jashtme Amplituda e sinjalit elektrik gjatë matjes së përqendrimit përcaktohet nga formula

ku K është konstanta e qelizës, është fuqia e rrezatimit lazer, b është koeficienti i përthithjes së rrezatimit nga gazi, C është përqendrimi i gazit.

Para matjeve, analizuesi i gazit kalibrohet duke përdorur një gaz testues (CO2) me një përqendrim të njohur.

Amplituda matet duke përdorur një tabelë ADC të përfshirë në një kompjuter Advantech. I njëjti kompjuter përdoret për të kontrolluar njësinë e akordimit të gjatësisë së valës dhe për të llogaritur përqendrimet e gazeve të matura.

Programi i zhvilluar i përpunimit të informacionit ka për qëllim analizën cilësore dhe sasiore të një përzierjeje gazi duke përdorur spektrin e absorbimit të rrezatimit lazer nga një lazer CO 2. Informacioni fillestar për programin është spektri i matur i absorbimit të përzierjes së gazit të analizuar. Një shembull i spektrit të absorbimit të azotit, i paraqitur në njësi të trashësisë optike, i paraqitur në Fig. 3, 3a, dhe në Fig. 3, 3b, është paraqitur një shembull i spektrit të absorbimit me një shtesë të vogël të amoniakut.

Figura 3.3 Spektrat e absorbimit: a - azoti në presion normal atmosferik, b - përzierje azot-amoniak.

Thellësia optike, ku

cm -1 atm -1 - koeficienti i përthithjes së gazit j në vijën e laserit të i-të, C i, atm - përqendrimi i gazit të j-të, i

Biblioteka e komponentëve të mundshëm përmban vlerat e koeficientëve të përthithjes dhe është një matricë e dimensioneve (N x m). Numri i gazrave të përfaqësuar në bibliotekë është m = 37, numri maksimal i linjave lazer të analizuara N është 84 (21 rreshta në secilën degë të lazerit CO 2).

Në procesin e analizimit të spektrit të një përzierjeje gazi të formuar nga linjat e mbivendosjes së thithjes së gazrave të përfshirë në përzierje, programi zgjedh nga biblioteka ato përbërës që përshkruajnë më së miri spektrin e përzierjes. Një nga kriteret kryesore për kërkimin e grupit më të mirë të komponentëve është vlera e devijimit rrënjë-mesatar-katror midis spektrit eksperimental dhe atij absorbues të gjetur si rezultat i përsëritjeve:

Algoritmi për zgjidhjen e problemit të kundërt - kërkimi i përqendrimeve duke përdorur një spektër të njohur absorbimi - u ndërtua duke përdorur metodën e eliminimit Gaussian dhe metodën e rregullimit Tikhonov, dhe vështirësitë kryesore në zbatimin e tij lidhen me vlerësimin e qëndrueshmërisë së zgjidhjes (elementet e matrica e koeficientit të përthithjes, si dhe termat e lirë, njihen vetëm afërsisht ), duke zgjedhur një parametër rregullimi dhe duke gjetur kritere për ndalimin e procesit iterativ.

Tabela ofron informacion të llogaritur në lidhje me kufijtë e zbulimit të disa gazeve nga analizuesi i gazit i përshkruar:

Karakteristikat kryesore të funksionimit të analizuesit të gazit: numri i gazrave të matur njëkohësisht - deri në 6; koha e matjes 2 min; kufiri i zbulimit për dioksidin e karbonit 0,3 ppm: kufiri i zbulimit për amoniakun 0,015 ppb: diapazoni i matjes për dioksidin e karbonit 1 ppm -10%; diapazoni i matjes për amoniak 0,05 ppb-5 ppm; gabimi i matjes 15%; Tensioni i furnizimit 220V ±10%. [ 1]

Analizatori i gazit lazer "LGAU-02" është krijuar për të matur përqendrimin e hidrokarbureve të gazta në ajër të pompuar përmes qelizës së gazit të pajisjes. Analizuesi i gazit mund të përdoret si në një version të pavarur ashtu edhe si pjesë e laboratorëve të lëvizshëm të automjeteve dhe aviacionit. Kompleksi përfshin:

• analizator i gazit lazer "LSAU-02";
• njësi telekomandë me burime të sinjalit të zërit;
• si shtesë: kompjuter personal me softuer të instaluar.

Oriz. 1

Një diagram i organizimit të një laboratori auto për kërkimin e rrjedhjeve nga tubacionet nëntokësore të gazit është paraqitur në Fig. 1 Në një laborator aviacioni, ju mund të bëni pa një stimulues rrjedhjeje duke siguruar një marrje efektive ajri me presionin e ajrit të jashtëm, dhe në një karrocë dore mund të përdorni një pajisje kampionimi në distancë në vend të një pajisjeje për marrjen e mostrave në tokë.

Përparësitë e analizuesit të gazit "LGAU-02" manifestohen gjatë zgjidhjes së problemeve:

• zbulimi i rrjedhjeve nga tubacionet nëntokësore të gazit të rrjeteve urbane të gazit, si dhe nga tubacionet kryesore dhe të shpërndarjes duke përdorur një autolaborator që merr matje në lëvizje;
• zbulimi i rrjedhjeve nga tubacionet nëntokësore, mbitokësore dhe ajrore të gazit duke përdorur një kamion dore që merr matje në lëvizje;
• zbulimi i rrjedhjeve nga tubacionet kryesore të gazit duke përdorur një laborator aviacioni;
• matja e variacioneve në sfondin e metanit (hidrokarbonit) në zona të mëdha (anketimi i hidrokarbureve) duke përdorur një laborator ajror për të kërkuar depozitat e naftës dhe gazit dhe monitorimin mjedisor të gjendjes së atmosferës.

Oriz. 2

• Softueri ju lejon të ruani arkivat. Gjithashtu mbahet një regjistër i ngjarjeve.

Funksionaliteti i kompleksit

• Analizatori i gazit është bërë në formën e një njësie matëse optike-elektronike në një strehë IP54 rezistente ndaj pluhurit dhe spërkatjes dhe është i pajisur me një panel telekomandë të pajisur me një tregues analog, një buton të vetëm të vendosjes zero dhe një zë me dy faza. dhe alarm i lehtë për përqendrime të rritura me pragje të rregullueshme përgjigjeje. Lehtësia e instalimit dhe mirëmbajtjes së pajisjes, besueshmëria e lartë, dimensionet e vogla dhe konsumi i energjisë lejojnë që ajo të përdoret në mënyrë të pavarur, në kamionë dore, në makina dhe në bord pothuajse çdo transportues aeroplan, duke përfshirë aeroplanët e varur dhe mini-avionët. . Analizuesi i gazit mund të funksionojë plotësisht në mënyrë autonome, dhe në vend të një paneli kontrolli në distancë, mund të lidhet çdo pajisje matëse e tensionit DC nga 0 në 5 V. Dokumentimi i të dhënave të matjes dhe ndërtimi i një grafiku në kohë reale mund të kryhet në një personal të rregullt kompjuter me një ndërfaqe RS 232C, duke përfshirë një portativ. Kur lidhet një sistem navigimi satelitor me analizues gazi-kompjuter, është e mundur të hartohet fusha e ndotjes së gazit. Stimuluesi i rrjedhës mund të lidhet përmes një butoni të veçantë të ndërrimit të tensionit të furnizimit në panelin e përparmë të pajisjes.

Përvoja operative

• Përvoja operative. Që nga viti 1998, kompania e gazit të qytetit të Shën Petersburgut "Lengaz" dhe që nga viti 2004, Ndërmarrja Unitare Shtetërore e Moskës "Mosgaz" kanë funksionuar laboratorë auto për të kërkuar rrjedhje gazi natyror nga tubacionet e gazit nëntokësor urban në bazë të "LGAU-02". . Prototipet e pajisjes u përdorën si pjesë e laboratorëve të aviacionit gjatë sondazheve gjeokimike atmosferike në një kompleks punimesh të kërkimit të gazit dhe naftës në Tatarstan, Chuvashia dhe në veri të Territorit Krasnoyarsk dhe gjatë studimeve mjedisore të atmosferës në qytetet Tula dhe Moskë. . Për më tepër, pajisjet u përdorën si pjesë e autolaboratorëve për studime gjeoekologjike të zonave ku tokat teknologjike shpërndahen në një numër zonash të zhvillimit masiv në Moskë, si dhe në mënyrë autonome gjatë kryerjes së sondazheve gjeokimike me bazë tokësore në Kore. Bazuar në analizuesin e gazit, u krijua një kompleks i kompjuterizuar në bord për studimet e gazit hidrokarbur të aviacionit. Në sezonin fushor 2001, koha e fluturimit të kompleksit në bordin e avionit An 2 pa një dështim të vetëm të pajisjes tejkaloi 600 orë, dhe vëllimi i përgjithshëm i zonës së mbuluar ishte rreth 30 mijë metra katrorë. km.

Perspektivat për zhvillimin e kompleksit

• Implementimi i ndërfaqeve USB shtesë;
• Lidhja e një pajisje navigimi satelitor GPS me një hartë interaktive të zonës;
• Zbatimi i veçorive shtesë me kërkesë të përdoruesit.

Revista “Instrumente dhe teknika eksperimentale”, 1999, nr.5

Analizator gazi lazer për kërkimin e rrjedhjeve të gazit nga tubacionet nëntokësore të gazit

Revista “Instrumentet dhe Sistemet e Kontrollit”, 1998, Nr.9

Analizues i gazit hidrokarbur me thithje lazer në bord

E drejta e autorit 1998-2005 Qendra Inxhinierike MEPhI

Funksionimi i analizuesit të gazit lazer Yokogawa TDLS200 bazohet në metodën e spektroskopisë së absorbimit të lazerit me diodë.

Kjo pajisje karakterizohet nga selektiviteti i lartë dhe qëndrueshmëria afatgjatë, duke siguruar analiza të shpejta “in-situ” (drejtpërsëdrejti në tub) të gazeve me komponentë gërryes ose temperatura të larta. Cili është parimi i funksionimit të kësaj pajisjeje dhe ku përdoret?

Analizuesi i gazit lazer përdor spektroskopinë e absorbimit të diodës lazer të sintonizueshme (TDLAS) dhe ka aftësinë për të matur përqendrimin në një kampion gazi me selektivitet të lartë dhe pa kontakt të drejtpërdrejtë - vetëm duke rrezatuar mostrën e gazit me rrezatim nga një diodë lazer e sintonizueshme. Në këtë mënyrë, matje të shpejta dhe të sakta në vend mund të bëhen në kanalet e procesit në kushte të ndryshme. Për shembull, matjet mund të kryhen në temperatura deri në 1500°C, si dhe në mjedise me presion pulsues. Analizatori i gazit lazer Yokogawa TDLS200 gjithashtu mund të matë në prani të gazrave gërryes ose toksikë. Sinjalet e sakta analitike të gjeneruara nga analizuesi kanë një kohë minimale përgjigjeje, e cila ndihmon në rritjen e rendimentit të produktit, përmirëson efikasitetin e energjisë dhe sigurinë në procese të ndryshme prodhimi. Thjeshtësia e dizajnit (pa pjesë lëvizëse ose përbërës me jetëgjatësi të kufizuar) garanton funksionimin dhe kontrollin praktikisht pa mirëmbajtje.

Analizatori i gazit me lazer Yokogawa TDLS200 është një lloj i ri analizues gazi lazer që përdoret për matje industriale. Integrimi i zonës së pikut eliminon gabimet e matjes të shkaktuara nga ndryshimet në presion dhe prania e gazrave të tjerë në mostër. Gjithashtu bën të mundur përcaktimin e saktë të përqendrimit të përbërësve të gazit edhe kur temperatura e tij dhe parametrat e tjerë ndryshojnë njëkohësisht. Ky artikull ofron një përmbledhje të analizuesit të gazit lazer TDLS200, funksioneve të tij dhe parimit të matjes, si dhe diskuton shembuj të aplikimit të tij.

Analizatori i gazit ka një njësi rrezatimi dhe një njësi zbulimi, të cilat zakonisht vendosen përballë njëra-tjetrës në anët e kundërta (përtej) kanalit të gazit përmes të cilit kalon rrjedha e gazit të procesit. Ky opsion përdoret për kanalet e gazit deri në 20 m të gjerë.

Dritaret optike ndajnë pjesët e brendshme të analizatorit nga mediumi i matur. Rrezatimi lazer gjysmëpërçues kalon përmes dritares optike të njësisë së rrezatimit, gazit të matur, dritares optike të njësisë së zbulimit dhe arrin në fotodetektor. Fotodetektori regjistron rrezen lazer dhe e shndërron energjinë e saj në një sinjal elektrik. Pajisja llogaritëse e njësisë së rrezatimit përcakton spektrin e absorbimit të komponentit të matur, llogarit zonën e pikut të spektrit, e shndërron atë në përqendrimin e komponentit dhe e nxjerr atë si një sinjal analog 4...20 mA.

Mekanizmi i rregullimit ka një dizajn të valëzuar, i cili e bën më të lehtë rregullimin e këndit të boshtit optik duke ruajtur ngushtësinë e tubacionit, i cili është veçanërisht i rëndësishëm për proceset industriale. Lidhja e njësisë së emetimit dhe njësisë së zbulimit duke përdorur një pajisje rregulluese të boshtit optik thjeshton rregullimin e boshtit optik jo vetëm për konfigurimin standard (dy njësi vendosen në të dy anët e tubit, siç tregohet në figurën 1), por edhe për të tjera opsionet e instalimit. Kjo zgjidhje teknike ju lejon të zgjidhni metodën e instalimit të pajisjes që është më e përshtatshme për komponentët që maten dhe dizajnin teknologjik të procesit, dhe në të njëjtën kohë garanton kushte optimale të matjes.

TDLS200 përdor teknikën e spektroskopisë së absorbimit me lazer me diodë (TDLAS). Metoda bazohet në matjen e spektrit të absorbimit të rrezatimit (rajoni infra të kuqe/afër-infra të kuqe) karakteristikë e molekulave të një substance për shkak të energjive të tranzicionit vibrues dhe rrotullues të molekulave në komponentin e matur. Burimi i rrezatimit për formimin e spektrit është një lazer gjysmëpërçues me një gjerësi spektrale jashtëzakonisht të ngushtë. Spektri optik i absorbimit karakteristik i molekulave bazë si O2, NH3, H2O, CO dhe CO2 është në rajonin infra të kuqe në atë afër infra të kuqe. Matja e sasisë së rrezatimit të absorbuar në një gjatësi vale specifike (absorbueshmëria spektrale) bën të mundur llogaritjen e përqendrimit të komponentit që matet.

Ndryshe nga spektrometrit konvencional me rezolucion të ulët, TDLS200 përdor një rreze lazer me një gjerësi vijëje spektrale jashtëzakonisht të ngushtë. Emituesi është një diodë lazer e sintonizueshme, gjatësia valore e së cilës mund të ndryshohet duke rregulluar temperaturën e lazerit dhe rrymën e ngacmimit. Kjo lejon matjet e një piku të vetëm absorbimi nga disa të pranishme në spektër. Kështu, siç tregohet në figurën 6, mund të zgjidhet për matje një kulm i vetëm absorbimi që nuk ndërhyhet nga gazra të tjerë.

Për shkak të selektivitetit të lartë të gjatësisë valore dhe mungesës së ndërhyrjes nga përbërësit e tjerë në përzierjen e gazit, nuk ka nevojë për përgatitje shtesë të mostrës, e cila lejon që TDLS200 të përdoret "in-situ" (drejtpërsëdrejti në proces).

TDLS200 mat spektrin e izoluar të absorbimit të një komponenti të një përzierjeje gazi, pa ndërhyrje nga përbërësit ndërhyrës. Matja kryhet duke fshirë gjatësinë e valës së një diode lazeri të sintonizueshme përgjatë një piku të vetëm absorbimi të komponentit që matet.

Megjithëse spektri i përthithjes i matur nga TDLS200 është i izoluar nga përbërësit ndërhyrës, forma e spektrit mund të ndryshojë (efekti i zgjerimit) në varësi të temperaturës së gazit, presionit të gazit dhe përbërësve të huaj të pranishëm në përzierjen e gazit. Për të kryer matje në kushte të tilla, duhet të kryhet kompensimi.

Analizatori i gazit TDLS200 skanon gjatësinë e valës së rrezatimit lazer gjysmëpërçues përgjatë vijës së absorbimit të komponentit që matet dhe llogarit përqendrimin e tij nga rajoni spektral i përthithjes duke integruar zonën e pikut.

Analizatori i gazit Yokogawa TDLS200, për shkak të aftësisë për të matur shpejt "in-situ" (drejtpërsëdrejti në tubacion), mund të përdoret me sukses në proceset teknike ekzistuese si për rregullimin e tyre me shpejtësi të lartë, kur sinjalet e nevojshme për kontrollin e procesit përmbajnë leximet e përqendrimeve të komponentëve, furnizohen drejtpërdrejt në DCS, dhe për kontrollin e gjendjeve të procesit teknik në kohë reale. Kështu, TDLS200 mund të ndihmojë në optimizimin e performancës së proceseve të ndryshme industriale. Në këtë seksion do të shikojmë matjen e përqendrimit të mbetur të NH3 në gazrat e gripit. Ju lutemi vini re se përdorimi i TDLS200 për të optimizuar procesin e djegies është përshkruar në një letër tjetër Yokogawa(3). Ju lutemi referojuni këtij raporti për detaje.

Amoniaku (NH3) futet në gazin e gripit për të hequr NOx (pastrimi i gazrave të gripit nga oksidet e azotit), duke rritur efikasitetin e kolektorëve të pluhurit dhe për të parandaluar korrozionin. Teprica e NH3 rrit kostot e funksionimit dhe sasinë e NH3 të mbetur, duke rezultuar në një erë të kalbur. Prandaj, sasia e NH3 në gazrat e shkarkimit duhet të matet, monitorohet dhe rregullohet. Për shembull, në pajisjet e pastrimit të gazit të shkarkimit të furrës me djegie nga oksidet e azotit, përdoret procesi DeNOx SCR (reduktimi katalitik selektiv), në të cilin NOx reduktohet në N2 dhe H2O me injektim të NH3 dhe katalizim selektiv të procesit të reduktimit, dhe mbetjet matet në kohë reale përqendrimi i NH3 (në rendin e ppm) të gazrave të gripit.

Instrumentet matëse tradicionale të NH3 që përdorin metoda indirekte të matjes së NOx (vlerësimi i kimilumineshencës dhe metoda e elektrodës jonike) kanë kohë të gjata reagimi, kërkojnë instalimin e një linje kampionimi duke përfshirë tuba të nxehtë për të shmangur ngjitjen e NH3, dhe për këtë arsye kosto të larta të mirëmbajtjes sisteme të tilla komplekse matëse. Nga ana tjetër, siç tregohet në figurën 8, analizuesi i gazit lazer TDLS200 instalohet drejtpërdrejt në tubacionin e procesit dhe mat drejtpërdrejt NH3, gjë që redukton ndjeshëm kohën e përgjigjes dhe thjeshton mirëmbajtjen. Përveç kësaj, sinjali analitik i përqendrimit të NH3 me reagim të shpejtë mund të përdoret për të rregulluar dhe optimizuar injektimin e NH3.

Selektiviteti i lartë, koha e shkurtër e përgjigjes, lehtësia e mirëmbajtjes, e arritur falë teknologjisë së matjes së përdorur dhe dizajnit të analizatorit, bëjnë të mundur përdorimin e tij në një gamë të gjerë procesesh teknologjike. Aplikimet përfshijnë jo vetëm matjen e NH3 të diskutuar në këtë artikull, por edhe përcaktimin e CO dhe O2 në optimizimin e djegies, matjen e sasive të vogla të ujit në impiantet e elektrolizës, etj. Përdorimi i analizuesve të tillë të gazit mund të japë një kontribut të rëndësishëm në ruajtjen e mjedisit dhe reduktimin e kostove operative, falë përdorimit të tij për kontrollin e procesit, dhe jo vetëm për qëllime monitorimi.

Kazuto Tamura,

Yukihiko Takamatsu,

Tomoyaki Nanko,