TDLAS வாயு உணர்திறன் அமைப்புகளில், DFB (விநியோகிக்கப்பட்ட கருத்து) லேசர் முக்கிய ஒளி மூலமாக செயல்படுகிறது. DFB லேசர்கள் குறுகிய கோடு அகலங்கள், ஒற்றை-நீள-முறை வெளியீடு, அதிக அலைநீள நிலைப்புத்தன்மை மற்றும் துல்லியமான ட்யூனிபிலிட்டி ஆகியவற்றால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. அவற்றின் உமிழ்வு அலைநீளத்தை இலக்கு வாயுவின் உறிஞ்சுதல் கோட்டுடன் துல்லியமாகப் பொருத்தலாம் மற்றும் வெப்பநிலை அல்லது டிரைவ் மின்னோட்டத்தின் மூலம் நன்றாகச் சரிசெய்து, உறிஞ்சுதல் உச்சம் முழுவதும் ஸ்கேனிங் மற்றும் கண்டறிதலை செயல்படுத்தலாம், இது தொழில்துறை வாயு கண்காணிப்பு, சுற்றுச்சூழல் பகுப்பாய்வு மற்றும் அறிவியல் ஆராய்ச்சிக்கு சிறந்த தேர்வாக அமைகிறது.
(1) டிஎஃப்பி லேசர் ஒரு ஒத்திசைவான, ஒற்றை-பயன்முறை லேசர் கற்றையை வெளியிடுகிறது, அதன் அலைநீளத்தை இலக்கு வாயு உறிஞ்சுதல் கோட்டிற்கு ஏற்றது.
(2) அளவிடப்பட வேண்டிய மாதிரியைக் கொண்ட வாயுக் கலத்தின் வழியாக லேசர் கற்றை செல்கிறது.
(3) வாயு அதன் சிறப்பியல்பு அலைநீளத்தில் லேசர் ஒளியின் ஒரு பகுதியை உறிஞ்சி, மீதமுள்ள ஒளி கடத்தப்படுகிறது.
(4) ஒரு ஃபோட்டோடெக்டர் கடத்தப்பட்ட அல்லது பிரதிபலித்த ஒளியைப் படம்பிடித்து, அதை மின் சமிக்ஞையாக மாற்றுகிறது.
(5) Beer-Lambert சட்டத்தின்படி வாயு செறிவைக் கணக்கிடுவதற்கு லாக்-இன் கண்டறிதல், டீமாடுலேஷன் அல்லது ஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் அல்காரிதம்களைப் பயன்படுத்தி சிக்னலைப் பகுப்பாய்வு செய்கிறது.
|
கூறு |
செயல்பாடு விளக்கம் |
|
DFB லேசர் |
குறுகிய-கோடு அகல ஒற்றை-முறை லேசர் மூலத்தை வழங்குகிறது. அதன் உமிழ்வு அலைநீளம் வெப்பநிலைக் கட்டுப்பாட்டின் மூலம் இலக்கு வாயுவின் சிறப்பியல்பு உறிஞ்சுதல் கோடு முழுவதும் ஸ்கேன் செய்யப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் அலைநீள மாடுலேஷன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (WMS) அளவீடுகளுக்கு உட்செலுத்துதல் மின்னோட்டம் அதிக அதிர்வெண்ணில் மாற்றியமைக்கப்படுகிறது. |
|
எரிவாயு செல் |
இலக்கு வாயுவைக் கொண்ட சீல் செய்யப்பட்ட அறை மற்றும் உறிஞ்சுதல் அளவீட்டிற்கு வரையறுக்கப்பட்ட ஒளியியல் பாதை நீளத்தை வழங்குகிறது. விருப்ப வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தக் கட்டுப்பாட்டு தொகுதிகள் அளவீட்டு நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகின்றன மற்றும் சுற்றுச்சூழல் மாறுபாடுகளால் ஏற்படும் பிழைகளைக் குறைக்கின்றன. |
|
ஃபோட்டோடெக்டர் (PD) |
வாயுவுடன் தொடர்பு கொண்ட பிறகு ஆப்டிகல் சிக்னலை மின் சமிக்ஞையாக மாற்றுகிறது. |
|
பீம் ஸ்ப்ளிட்டர்/ஆப்டிகல் ஃபைபர் கப்லர் |
பீம் ஸ்ப்ளிட்டர் ஒரு ஃப்ரீ-ஸ்பேஸ் ஆப்டிகல் சிஸ்டத்துடன் பொருந்துகிறது, அதே சமயம் ஃபைபர் கப்ளர் அனைத்து ஃபைபர் அமைப்பிற்கும் பொருந்துகிறது. இது லேசரை குறிப்பு மற்றும் அளவீட்டு பாதைகளாக பிரிக்கிறது. லேசர் சக்தி ஏற்ற இறக்கங்களை ஈடுசெய்யவும், அளவீட்டுத் துல்லியத்தை மேம்படுத்தவும் (விரும்பினால்) குறிப்பு சமிக்ஞை பயன்படுத்தப்படுகிறது. |
|
சிக்னல் செயலாக்க அமைப்பு |
பலவீனமான ஃபோட்டோடெக்டர் சிக்னல்களைப் பெருக்கி, வாயு உறிஞ்சுதல் தகவலைப் பெறவும் வாயு செறிவைத் தீர்மானிக்கவும், 1f/2f ஹார்மோனிக் பிரித்தெடுத்தல் உட்பட, அலைநீள மாடுலேஷன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (WMS) டிமாடுலேஷனைச் செய்கிறது. |
|
கணினி/கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு |
கணினி கட்டுப்பாடு, அளவுரு கட்டமைப்பு, தரவு கையகப்படுத்தல், சமிக்ஞை செயலாக்கம், செறிவு கணக்கீடு, தரவு சேமிப்பு மற்றும் அளவீட்டு முடிவுகளின் நிகழ்நேர காட்சிப்படுத்தல் ஆகியவற்றை வழங்குகிறது. |
760nm 10mW DFB பட்டர்ஃபிளை லேசர் டையோடு
1392nm 10mW DFB பட்டர்ஃபிளை லேசர் டையோடு
1683nm 10mW ஃபைபர் இணைக்கப்பட்ட லேசர்
உயர் சக்தி 1653.7nm 40mW DFB பட்டர்ஃபிளை லேசர்
1651nm DFB ஃபைபர் இணைந்த லேசர் டையோடு
1625nm DFB BTF லேசர் டையோடு
1567nm DFB பட்டர்ஃபிளை லேசர் டையோடு
1580nm DFB SM PM லேசர் டையோடு
Q1: DFB லேசரின் எந்த அலைநீளம் பொதுவாக TDLAS இல் பயன்படுத்தப்படுகிறது?
A1:
|
|
வாயு |
அலைநீளம்(nm) |
|
1 |
CO2 |
1572.45 |
|
2 |
O2 |
760 |
|
3 |
CH4 |
1653 |
|
4 |
N2O |
1392/2257 |
|
5 |
CO |
1566 |
|
6 |
NH3 |
1512.2 |
|
7 |
SO2 |
7160 |
|
8 |
எண் |
1800/2650 |
|
9 |
H2S |
1574.5/1590 |
|
10 |
C3H8 |
3370 |
|
11 |
SF6 |
1576.3 |
|
12 |
C2H2 |
1531.64/1521 |
|
13 |
C2H4 |
1625.9 |
|
14 |
C2H6 |
1683.1 |
|
15 |
எச்.சி.ஐ |
1742 |
|
16 |
எச்.எஃப் |
1278/1273 |
|
17 |
எச்.சி.என் |
1540 |
Q2: DFB லேசருக்கு ஐசோலேட்டர் தேவையா?
A2: ஆப்டிகல் ஐசோலேட்டர்கள் ஃபைபர் அடிப்படையிலான TDLAS அமைப்புகளில் அல்லது குறிப்பிடத்தக்க ஆப்டிகல் பின்-பிரதிபலிப்பு கொண்ட உள்ளமைவுகளில் பரிந்துரைக்கப்படுகின்றன. எஞ்சிய பிரதிபலிப்புகள் இருக்கும் இலவச-இட அமைப்புகளிலும் அவை பயனளிக்கக்கூடும். ஐசோலேட்டர் ஆப்டிகல் பின்னூட்டத்தை அடக்குகிறது, முறை துள்ளல், அதிர்வெண் உறுதியற்ற தன்மை மற்றும் வெளியீட்டு சக்தி ஏற்ற இறக்கங்களைத் தடுக்கிறது, இதன் மூலம் நிலையான ஒற்றை-முறை லேசர் செயல்பாடு மற்றும் மேம்பட்ட அளவீட்டு அடிப்படை நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்கிறது.
Q3: FP அல்லது VCSEL லேசருக்குப் பதிலாக டி.டி.எல்.ஏ.எஸ்-க்கு DFB லேசர் ஏன் விருப்பமான ஒளி மூலமாக இருக்கிறது?
A3: DFB லேசர்கள், ஒருங்கிணைந்த ப்ராக் கிரேட்டிங்ஸ், நிலையான ஒற்றை அதிர்வெண், அதிக SMSR (>35dB) மற்றும் மோட்-ஹாப்-ஃப்ரீ டியூனிங்குடன் குறுகிய-கோடு அகல உமிழ்வை வழங்குகிறது. ஒப்பிடுகையில், FP லேசர்கள் மல்டி-லாங்கிட்யூடினல்-மோட் உமிழ்வு மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட அலைநீள நிலைத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகின்றன, அதே சமயம் VCSELகள் பொதுவாக தேவையான உறிஞ்சுதல் அம்சங்களை முழுமையாக உள்ளடக்காத கட்டுப்படுத்தப்பட்ட டியூனிங் வரம்பை வழங்குகின்றன. DFB லேசர்களின் உயர்ந்த நிறமாலை தூய்மை மற்றும் ட்யூனிங் நிலைத்தன்மை ஆகியவை ஹார்மோனிக் கண்டறிதல் SNR ஐ கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது, இது உயர்-துல்லியமான WMS-TDLAS (1f/2f) வாயு உணர்திறனுக்கான விருப்பமான ஒளி ஆதாரமாக அமைகிறது.
Q4: TDLAS DFB லேசர்களுக்கு என்ன தொகுப்பு விருப்பங்கள் உள்ளன?
A4: இரண்டு முக்கிய தொகுப்புகள்:
①14-pin பட்டர்ஃபிளை தொகுப்பு: ஒரு TEC, NTC தெர்மிஸ்டர் மற்றும் ஃபோட்டோடியோடை மானிட்டர், விருப்ப ஆப்டிகல் ஐசோலேட்டருடன் ஒருங்கிணைக்கிறது. இது துல்லியமான வெப்பநிலை மற்றும் சக்தி நிலைப்படுத்தல் தேவைப்படும் உயர்-துல்லிய ஃபைபர்-இணைந்த TDLAS அமைப்புகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
②TO-can (TO5/TO46): ஃபிரி-ஸ்பேஸ் அல்லது கோலிமேட் அவுட்புட் உள்ளமைவுகளுக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு சிறிய தீர்வு. இது பொதுவாக ஒருங்கிணைந்த TEC கட்டுப்பாட்டைக் கொண்டிருக்கவில்லை மற்றும் வெளிப்புற வெப்பநிலை உறுதிப்படுத்தல் தேவைப்படலாம். இது செலவு உணர்திறன் மற்றும் சிறிய திறந்த பாதை வாயு உணர்திறன் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றது.
-
