阿莫论坛2021年开源设计项目05讨论:TDLAS激光器测量甲烷【领头人:desireyao】
QCL激光器就差不多10w RMB了。TDLAS方案下甲烷可以做到范围0-100%LEL,测量误差±3%LEL。
QCL激光器比较贵,desireyao坛友所在的公司在美国有自己的芯片公司,自己封装的激光器,目前这种高大上的技术已经可以民用,成本已经降到大概2400元。
我发这个帖子,是先统计一下,能否凑齐100位坛友,每人需要购买一套,才能做到这个价格。
声明:网站不会从中获取任何收益,如果人数不够,这个项目取消。
请有兴趣的报名。 肯定不是QCL激光器,应该是DFB激光器吧 ssaiwo 发表于 2021-5-7 16:40
肯定不是QCL激光器,应该是DFB激光器吧
请参考这个帖子:
阿莫论坛2021年开源设计项目04讨论:空气质量监测仪【由阿莫规划,招技术协助】 https://www.amobbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5749659
只看作者,就能查看他的所有发言。 这个主要用来检测煤气泄露吗? 是甲醛还是甲烷? 本帖最后由 desireyao 于 2021-5-8 08:46 编辑
主要测量甲烷,TDLAS技术使用不同波段的激光器可以测量不同的气体 ssaiwo 发表于 2021-5-7 16:40
肯定不是QCL激光器,应该是DFB激光器吧
QCL激光器成本比较昂贵,目前我们公司激光器采用的是TO封装的,体积较小 本帖最后由 cne53102 于 2021-5-7 17:18 编辑
既然标题仍是讨论,那针对这个东西还是发在这个帖子。就是,我想请教几个问题:
这个东西,我大致看了下,我大致理解是这个激光器发出的光的波长是可以调节的,并且能够调节的很迅速。
所以它可以快速的扫描一个范围,并用一个类似光电二极管类的传感器检测接收到的光,可以得到一个光的谱图,吸收光谱。
通过波长判断物质种类,通过该波长损失的光能判断物质浓度,通过流量浓度计算物质的量。
是这样的吗?那么:
这个东西可以覆盖的波长范围是多少?
除了甲烷还能同时测量其他气体吗?都能包含什么气体?(毕竟这么贵,还是希望能同时测多种而不是只能测一种……)
这个技术与使用“卤素灯+特定波长滤光片+光传感器”的方式相比,(我不是专业搞这方面的,这个例子可能不准确或不正确,见谅)
除了在精度、稳定性和检测限之外,还有什么重要优势?
我这里外面经常有工厂或农村养殖户或其他未知的什么东西在晚上天黑路灯亮起后释放臭气,仿佛是上帝脱了鞋,夏天都不能开窗户。
覆盖面积极大,无法有效收集采样送检(一段时间后它好像会自己分解),投诉无用,根本找不到源头。
不知能否应对此类未知污染物的情况?
谢谢 cne53102 发表于 2021-5-7 17:14
既然标题仍是讨论,那针对这个东西还是发在这个帖子。就是,我想请教几个问题:
这个东西,我大致看了下, ...
不同气体分子对不同波长的光吸收率不同,像CO2便宜的模块直接用LED去搞,贵的就是激光,因为激光波长范围非常窄,很容易处理。
激光器理论上是没法变换波长的,因此要识别不同气体就需要有多种波长的光源。LED的优势就在这里,可以以较低成本集成多组不同波长的发光die达到较理想的效果。
更低成本的就是电化学传感器,这货理论上放个几年基本都失效了,不管通不通电,除非密封存储。 能否发一下你们激光器的参数,有产品手册就更完美了 泵浦激光加雪崩二极管搞光谱分析仪之前了解过一点点。
是近红外么,我用的是中红外QCL,测空气中不同碳同位素CO2含量,你们有没有3~10um的激光管 激光民用没法做单性价比来说。即使是工业场合也仅是特殊项目用。目前甲烷测量仍然是催化原理日本根本的nap-55,57的市场。计量认证抗硅中毒。 desireyao 发表于 2021-5-7 17:12
QCL激光器成本比较昂贵,目前我们公司激光器采用的是TO封装的,体积较小
应该是TO封装的DFB激光器吧,不是蝶形的,也不是QCL激光器,我理解的,波长估计是1654nm,3.3um不是这个价格 TO封装的激光器,内部带tec制冷的那种,进口便宜点的也要四五千一个吧? 报名参加 报名参加 不用激光器吧,如果只是测试CH4,用那种包含CH4波段的灯泡就可以了,贵的成本也只要几十块钱。如果还要检测不在这个范围内的气体,则需要用黑体光源,大概2-15um的波段,不过这个价格较高,要好几百。 lgg88 发表于 2021-5-7 20:27
不用激光器吧,如果只是测试CH4,用那种包含CH4波段的灯泡就可以了,贵的成本也只要几十块钱。如果还要检测 ...
激光器采用1653.7nm 的半导体激光器,您说的led采用的原理是NDIR,会受到其他组分气体的干扰 liwei_jlu 发表于 2021-5-7 19:29
TO封装的激光器,内部带tec制冷的那种,进口便宜点的也要四五千一个吧?
楼主识货,我们公司在美国有个激光器芯片公司,激光器也是自己封装的,所以成本上能够控制,但是也需要千把块钱 z417078485 发表于 2021-5-7 17:40
激光民用没法做单性价比来说。即使是工业场合也仅是特殊项目用。目前甲烷测量仍然是催化原理日本根本的nap- ...
我们公司这个产品主要是用在工业上,民用成本太高 电路大概就是高速DA驱动激光,接受到后用AD采然后FFT, 报名,我订一套 报名参加
这个在原理上有希望把分辨率提高到ppm吗 报名参加 Flyback 发表于 2021-5-7 23:29
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这个在原理上有希望把分辨率提高到ppm吗
TDLAS做到ppm毫无问题,好一点都说ppb 我用根本的nap-57s测ch4,正常50ppm可以检出,10ppm要氮气校基线。激光的,年前测过,固定波长,有反应,但很微弱,也不知道是不是中间透镜问题,看老外专利好像是测下降沿的时间 这个民用激光器比较便宜,工业-40~70摄氏度就比较贵了!
Flyback 发表于 2021-5-7 23:29
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这个在原理上有希望把分辨率提高到ppm吗
PPM肯定没问题的啊,尤其是这种单点检测的探测器,3-10米的光程就够了,成品也就巴掌大小,现在激光甲烷遥测仪都能做到5ppm.m,能检测距离100多米外的甲烷泄露,国外泵吸的光腔衰荡系统能做到遥测远处ppb级别的泄露 shhludb 发表于 2021-5-8 00:46
我用根本的nap-57s测ch4,正常50ppm可以检出,10ppm要氮气校基线。激光的,年前测过,固定波长,有反应,但 ...
听你这么说应该是波长扫描直接吸收法测量的,成本比较低,灵敏度做到10ppm已经不错了,灵敏度再高要用WMS,测量n次谐波 cne53102 发表于 2021-5-7 17:14
既然标题仍是讨论,那针对这个东西还是发在这个帖子。就是,我想请教几个问题:
这个东西,我大致看了下, ...
采用的是可调谐激光光谱技术,该方案主要测量甲烷,具有唯一特性,本身激光器的的波段较窄,只支持测量单一气体,波长调节是有限的,而且我们使用的激光器波长是在1653.7nm波长附近的,可调谐波长的范围是有限的,而且这个波段上甲烷吸收的光谱是比较明显的,这个波长位置没有气体组分的气体干扰,具有唯一检测特性。
这个技术与使用“卤素灯+特定波长滤光片+光传感器”的方式相比,除了在精度、稳定性和检测限之外,还有什么重要优势?这个采用的方式的NDIR技术,这个根据不同的滤光片来测量不同的气体,其光源谱段较宽,容易受气体组分气体干扰
我这里外面经常有工厂或农村养殖户或其他未知的什么东西在晚上天黑路灯亮起后释放臭气,仿佛是上帝脱了鞋,夏天都不能开窗户。
覆盖面积极大,无法有效收集采样送检(一段时间后它好像会自己分解),投诉无用,根本找不到源头。
不知能否应对此类未知污染物的情况? 这个也是可以检测到,主要看排放的气体是什么成分,可以通过不同波段的激光器来分析其中各种组分的气体的含量,目前市面上有很多这样的产品,但主要用激光雷达来测量大气环境的,这种产品较昂 Flyback 发表于 2021-5-7 23:29
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这个在原理上有希望把分辨率提高到ppm吗
可以做到,但是根据光程来的 brother_yan 发表于 2021-5-7 17:24
能否发一下你们激光器的参数,有产品手册就更完美了
资料如图片所示 上传几个激光发射管,LED,接收管资料,用的是透镜阻挡,近距离测,目前在测试
是专门测试甲烷的传感器吗? shhludb 发表于 2021-5-8 08:48
上传几个激光发射管,LED,接收管资料,用的是透镜阻挡,近距离测,目前在测试
...
看名字就知道,全是索雷博的啊,基本都测过,这是在做lidar吗 这种量子级联激光器,做甲烷检测,主要就是用在煤矿。之前煤矿都是四系ndir的,主要是dynament,相对性能稳定。现在国内方案也有几家。ndir方案主要用3.34um波长180nm带宽测甲烷。因为附近有水汽吸收带,加上滤光片的角度漂移特性,不可避免的使得非垂直入射到探头的光会飘到水汽吸收带,这样在煤矿矿井这样很潮湿的地方,甲烷检测精度会收到影响。量子级联激光测甲烷的波段完全不受水汽影响。虽然这个方案很贵,但是煤矿不差钱。 sokou 发表于 2021-5-8 09:09
是专门测试甲烷的传感器吗?
是的,其他组分气体检测采用TDLAS的原理都是一样的 eliterxzgxu 发表于 2021-5-8 10:50
这种量子级联激光器,做甲烷检测,主要就是用在煤矿。之前煤矿都是四系ndir的,主要是dynament,相对性能稳 ...
楼主正解,目前也有很多煤矿使用了激光原理检测了 报名参加,但怎么联系? peizhiqi123456 发表于 2021-5-8 11:40
报名参加,但怎么联系?
感兴趣的话可以看下产品手册 desireyao 发表于 2021-5-8 08:27
采用的是可调谐激光光谱技术,该方案主要测量甲烷,具有唯一特性,本身激光器的的波段较窄,只支持测量单 ...
明白了,谢谢 首先感谢大家的支持,此项目在于让大家了解TDLAS技术的原理,了解该方案的入门,该技术应用场景很广泛,目前做的这个技术的厂家也有很多,替代传统的电化学的产品是趋势,该方案电路组成有半导体激光器温度控制,激光器LD电流控制,涉及的外设资源有ADC和DAC,以及核心算法的反演与标定。目前报名人数统计如下
1 qtechzdh
2 pichichi2015
3 xml2028
4 Flyback
5 cddyy
6 peizhiqi123456
购买成品模块,意义不大
不如把单买激光器,带大家设计电路和光路系统,有利于大家学习练手,还能降低点成本 WillFeng 发表于 2021-5-9 11:01
购买成品模块,意义不大
不如把单买激光器,带大家设计电路和光路系统,有利于大家学习练手,还能降低点成 ...
这个支持。。 报名参加 WillFeng 发表于 2021-5-9 11:01
购买成品模块,意义不大
不如把单买激光器,带大家设计电路和光路系统,有利于大家学习练手,还能降低点成 ...
这个建议挺好的,看看有多少人参加吧 点型可燃气体检测我做。就用催化燃烧传感器。价格便宜稳定可靠。进口的 NDIR(红外非色散)传感器也没没这么贵啊。这种激光的有什么优势? BOERLBH 发表于 2021-5-10 12:48
点型可燃气体检测我做。就用催化燃烧传感器。价格便宜稳定可靠。进口的 NDIR(红外非色散)传感器也没没这 ...
气类型、价格、寿命、进度? desireyao 发表于 2021-5-10 12:05
这个建议挺好的,看看有多少人参加吧
如果从购买激光器开始DIY,我也报个名 WillFeng 发表于 2021-5-11 09:04
如果从购买激光器开始DIY,我也报个名
可以规划一下 报名参加 armok. 发表于 2021-5-10 12:59
气类型、价格、寿命、进度?
tdlas、ndir和催化燃烧在0-100%LEL范围内性能是都差不多的,都是国标要求的
现在市面上最少95%以上还都是催化的,价格便宜,缺点是原理上是燃烧气体的,做不了纯本安,气体浓度会影响寿命
ndir原理上是气体吸收红外光光强,寿命不受气体浓度影响,一般用来做大浓度气体检测,光源寿命最长10年,一般的5年,可做纯本安,光谱范围相对较窄,有一定的气体选择性,有个很大的缺陷是水汽会干扰浓度检测,水汽引起的误报比较难处理掉,市面上所谓的不受水汽干扰都是算法处理的,不太靠谱
tdlas单一波长,只对一种气体有反应,寿命不受气体浓度影响,不受水汽影响,目前主要用在高可靠性、零误报场合,像煤矿、长输管道这种场合,探测器报警必须要人工去复查,这种地方慢慢的快把催化燃烧给替代了,光源寿命也是最长10年 ssaiwo 发表于 2021-5-12 10:19
tdlas、ndir和催化燃烧在0-100%LEL范围内性能是都差不多的,都是国标要求的
现在市面上最少95%以上还都是 ...
楼主比较专业 ssaiwo 发表于 2021-5-12 10:19
tdlas、ndir和催化燃烧在0-100%LEL范围内性能是都差不多的,都是国标要求的
现在市面上最少95%以上还都是 ...
这种也需要 标准气烧结一个气室,做定期校准吧? 阿豪博士 发表于 2021-5-12 11:37
这种也需要 标准气烧结一个气室,做定期校准吧?
可以做到免校准,出厂定标即可 查了下技术原理
TDLAS技术采用的半导体激光光源的光谱,宽度远小于气体吸收谱线的展宽,得到单线吸收光谱,因此TDLAS技术是一种高分辨率吸收光谱技术。
在选择该吸收谱线时,应保证在所选吸收谱线频率附近约10倍谱线宽度范围内无测量环境中背景气体组分的吸收谱线,从而避免这些背景气体组分对被测气体的交叉吸收干扰,保证测量的准确性。例如,图1中位于6408cm-1频率处的CO吸收谱线附近无H2O吸收谱线,从而测量环境中水分不会对CO的测量产生干扰。
“单线光谱”测量技术原理
激光束通过长度为L,压力为P,温度为T,浓度为X的气体介质,气体介质对激光的吸收满足Beer-Lambert(朗伯-比尔)定律,即被测组分对特定波长的光具有吸收,且吸收强度与组分浓度成正比。
TDLAS与相敏检测技术结合,通过快速调制激光频率使其扫过被测气体吸收谱线的一定频率范围,然后采用相敏检测技术测量被气体吸收谱线吸收后的透射激光光强中的谐波分量来分析气体的吸收。调制光谱技术通过有效压缩噪音带宽,可以获得较好的检测灵敏度。
原位测量原理
激光气体分析系统可以直接安装在管道上,实现真正的非接触式原位测量。
安装时只需将发射单元和接收单元通过标准法兰对准固定在被测烟气管道的两侧,即可实现在线实时烟气分析。发射单元发出的激光束穿过被测气体,被安装在管道相对方向上的接收单元中的光电探测传感器接收,获得的测量信号通过处理得到浓度信息。分析系统同时配置有吹扫系统、防爆系统等辅助设备。吹扫系统控制工业用氮气对发射、接收单元的光学视窗进行吹扫,避免煤气中粉尘长期污染光学视窗而造成激光透射光强的大幅下降。防爆系统使仪器满足防爆要求,可安装在爆炸性工业现场环境。维护时只需将发射和接收两端玻片上的灰尘和污渍擦净即可,维护量很小,周期可以达到三个月以上。
主要特点:
TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱技术可以实现非接触测量,广泛地应用在恶劣工业环境下的气体浓度的测量与控制。根据客户的需求,还可以测量多种工业参数如温度、压力、流速等。 主要用途是什么呢?什么场景需要用到,工业&家用? 报名 我订一套 从零开始DIY这个模块的话,我也报名一个
从零开始DIY这个模块的话,我也报名一个. 阿豪博士 发表于 2021-5-12 11:37
这种也需要 标准气烧结一个气室,做定期校准吧?
其实也是需要的。周期比常规的探测器要长一些,TDLAS的优势是基本不会发生零点漂移,零点对应调制电流的变形程度,量程漂移还是有的,主要是因为激光器中心波长的漂移,气室的反光效率、光洁程度的下降,一些厂家发我测试的样品已经内置标准气室了,分光做起来很容易,有些地方计量院对安装的激光和催化燃烧探头也是区别对待的,激光的校准周期长 lyping1987 发表于 2021-5-12 16:49
主要用途是什么呢?什么场景需要用到,工业&家用?
主要用在工业上,燃气仓 加气站 燃气厂站等 这种激光应用属于计量级别的了。
另外这种技术 和氨逃逸的那种设备检测技术是一样的。
只不过波段不一样。
本帖最后由 阿豪博士 于 2021-5-14 15:44 编辑
这个用到了锁相放大器了吗?对于激光检测雪崩二极管部分电路。
核心不在激光,而在于光电管信号的处理吧。
激励信号分两路一路分到激光驱动,另一路对采集做相干运算。结合锁相放大对反馈信号做分析与处理,检测激光相位、赋值,达到检测浓度的目的 报名算我一个 阿豪博士 发表于 2021-5-14 15:42
这个用到了锁相放大器了吗?对于激光检测雪崩二极管部分电路。
核心不在激光,而在于光电管信号的处理吧。 ...
激光遥测或者几十ppb级别的检测需要这么用,这种LEL级别的没这么麻烦的,信号很强的,没必要锁相放大 阿豪博士 发表于 2021-5-14 15:42
这个用到了锁相放大器了吗?对于激光检测雪崩二极管部分电路。
核心不在激光,而在于光电管信号的处理吧。 ...
如果用到锁相了,成本就不会这么低了 报名参加 非常感谢大家的支持,目前这样规划的,先成品发出给大家,让大家知道做出来产品是什么样的形式,因为个人DIY需要有标气,进行吸收线的查找,浓度的定标,对于个人来说不太方便进行。后期规划重新详细介绍电路的组成部分,挨个的分析每一块的电路组成,大家可以参照电路进行设计,关于激光器,大家可以自行拆卸和自己设计的板子进行调试。
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支持楼主,跟进 支持lz,报名参加 albert_w 发表于 2021-5-21 18:48
支持lz,报名参加
感谢支持 报名参加 报名参加 本帖最后由 gasensor 于 2021-6-7 20:09 编辑
可燃气体探测器 第4部分:工业及商业用途线型光束可燃气体探测器
desireyao 发表于 2021-5-8 16:09
首先感谢大家的支持,此项目在于让大家了解TDLAS技术的原理,了解该方案的入门,该技术应用场景很广泛,目 ...
报名参加 报名参加,怎么联系? 据了解,遥测的传感器贵,就是拿着枪测几百米外的这个不好搞,贵,定点的很便宜的,催化的10多元一个传感器. 报名参加,怎么联系? 报名参加 怎么付款和联系。我这里有热电的标定和稀释设备 我有好几种标气和气体分割器。因为我主要做NDIR的,对TDLAS很感兴趣。 报名参加 这个贴子两个月过去,不知道项目进度怎么样了?我也报名参加 desireyao 发表于 2021-5-8 16:09
首先感谢大家的支持,此项目在于让大家了解TDLAS技术的原理,了解该方案的入门,该技术应用场景很广泛,目 ...
还能报名吗?可以的话报一个 报名参加,请问怎么报名吗 感兴趣 报名参加 sunday640 发表于 2021-7-5 14:52
感兴趣 报名参加
感谢大家的支持,分享一篇很好的论文,感兴趣的朋友可以先看看
基于 TDLAS 的全量程甲烷气体检测装置的设计与实现 感兴趣 报名参加 进度怎么样了?还能报名吗{:smile:} shidadizhu 发表于 2021-9-16 18:51
进度怎么样了?还能报名吗
这个套件很贵,目前报名的人数达不到要求。 报名参加
报名参加 报名参加。 desireyao 发表于 2021-5-8 12:00
感兴趣的话可以看下产品手册
(引用自41楼)
请教这个能用于开放式的吗?能测100米的。 应该讨论一下,需要投资多钱?搞起来.....30W够不?
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