利用激光進行氣體檢測分析有很多技術路線,，主要包括直接吸收測量技術,、波長調制技術、腔衰蕩技術、激光誘導熒光技術,、激光拉曼光譜技術,、激光光聲光譜技術等。這里主要討論其中的前兩項,，這也是我們平常口中的激光氣體分析技術,，也就是可調諧激光吸收光譜技術,，簡稱TDLAS。
基本原理
絕大部分氣體都有光譜吸收,，但由于氣體的分子結構不同,，有的氣體吸收譜線多，有的氣體吸收強度大,，而且吸收波長也不一樣,。光譜法就成為一種廣泛應用的氣體檢測方法。
TDLAS是利用光通過被測氣體（如圖所示）,，每種氣體對特定波長的光存在吸收作用,，氣體濃度越大，吸收作用越強,，通過測量被吸收后的光能進行氣體濃度的計算,。
圖 基于光譜吸收氣體分析技術的基本結構組成
激光氣體分析核心部件
激光氣體分析主要部件也包括光源、氣室,、檢測器,、控制檢測電路等幾個部分。
（1）激光光源
激光光源根據原理分主要有DFB,、VCSEL,、FP等幾種；按照波長分為近紅外和中遠紅外激光器,；按照是否內置TEC分為內置TEC和無內置TEC兩種,；按照封裝可分為TO封裝和蝶形封裝等。一般蝶形封裝都內置了TEC和熱敏電阻,。
激光器的所有參數中波長是重要的一個,，波長決定了可以檢測什么氣體以及吸收強度有多大，同時波長也是激光器價格的決定因素,。
相同波長的激光器,，是否內置TEC也存在較大的價格差異。內置TEC和熱敏電阻的激光器易于控溫,，設計較為簡便,，溫度響應也較快,；沒有內置TEC的激光器需要外置TEC和熱敏電阻，溫控結構設計影響因素很多,，設計難度大,。
（2）氣室
由于激光擁有很高的調制頻率，同時激光芯片作為近似的點光源,，可以實現高度平行的平行光束,，因此激光氣體分析可以實現開放光路和氣體流通池兩種方式，具體分類如圖所示,。
激光氣體分析技術氣室結構
放光路一般用于實現原位安裝式或者遙測式。
原位安裝式一般用于管道,、煙道等工況的在線監(jiān)測,，其優(yōu)勢就是系統不用預處理，響應速度快,，但也取決于工況,，并不是所有復雜工況都適用于原位安裝。比如粉塵大,、震動太強,、管道細的場合就不適合原位安裝。
遙測式主要用于可燃氣泄漏,、大氣污染物監(jiān)測等方面,。主要優(yōu)勢是移動式監(jiān)測；可對光通過空間內的被測氣體進行測量,。對尋找可燃氣泄漏點,、高空大氣污染物等有一定優(yōu)勢。
圖 遙測式結構
流通池主要分為單管式,、懷特池,、赫里奧特池等常見結構，也有其他形式的各種諧振腔,。流通池的主要優(yōu)勢是可以在較小的體積內實現很長的光程,，如幾米至幾十至上百米。各種諧振腔甚至能實現數千米的光程,，由于諧振腔的使用較為復雜,，限制也較多，這里不做詳細介紹,。
單通道式是簡單的氣室結構,，簡單穩(wěn)定成本低是其優(yōu)點。懷特池和赫里奧特都可以在較小的空間內實現較長的光程,，一般可以實現幾米到幾十米的光程,，更長的光程受反射鏡反射效率,、結構穩(wěn)定性、條紋干涉等影響,，實現難度大,。
（3）檢測器
檢測器最常見的主要有硅光電池、銦鎵砷光電二極管,、鍺光電二極管等,，硅光電池主要在近紅外區(qū)有較強響應，銦鎵砷和光電二極管可在中紅外有較強的響應,。
激光器自帶TEC和NTC,，帶準直鏡，光路無需調整,，波長穩(wěn)定,，功率輸出高；
探測器光學敏感區(qū)域（Ф500µm）,，高響應度,，正面發(fā)光，雙面焊盤,，針對甲烷 (CH4) 檢測（1653nm）進行了優(yōu)化,，提高了在低溫環(huán)境中的響應度。
激光氣體分析技術的應用
激光氣體分析產品實現的技術方案有很多種,，需要根據具體目標進行設計,，主要根據檢測量程、背景氣體,、使用工況,、成本等因素綜合考慮。
目前,，基于TDLAS技術的傳感器可以用于測量甲烷,、氨氣、一氧化碳,、一氧化氮,、硫化氫、氧氣等多種氣體,，可廣泛用于石油,、化工、冶金,、電力,、煤礦、礦山等工業(yè)領域的微量有毒有害氣體檢測,；地下管廊,、九小場所等商業(yè)領域的易燃易爆氣體檢測,；以及家用甲烷檢測等。
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