武鋼計控公司是*計量單位,。該公司以“在科學(xué)的道路上永無止境地探索”為企業(yè)理念，注重發(fā)揮各類人才積極性和創(chuàng)造性,。通過建立現(xiàn)代企業(yè)制度,，實施管理創(chuàng)新，形成較強的高新技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)能力,。該公司向我公司聚光科技提供了詳細(xì)工況,，讓我公司根據(jù)現(xiàn)場工藝來設(shè)計，對其電捕焦油器O2濃度進行連續(xù),、實時的監(jiān)測和記錄,、分析，給武鋼計控公司的工藝控制提供依據(jù),。
據(jù)該公司O2含量檢測要求,，我公司采用LGA-4100型探頭式激光過程氣體分析系統(tǒng)來進行測量,。LGA-4100激光過程氣體分析系統(tǒng)是結(jié)合多年的激光氣體分析產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗，集成半導(dǎo)體激光吸收光譜,、激光器波長自適應(yīng),、、藍牙無線通訊等多項創(chuàng)新技術(shù),，推出的新一代激光過程氣體分析產(chǎn)品,。該系統(tǒng)的發(fā)射和接收單元直接安裝在工業(yè)管道上。整個系統(tǒng)由于無預(yù)處理及運動部件,，使得其相對于傳統(tǒng)紅外等分析系統(tǒng),，運行的穩(wěn)定性和可靠性大大增強，并且維護標(biāo)定工作量和運行費用大大降低,。
LGA-4100半導(dǎo)體激光氣體分析系統(tǒng)基于的半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（DLAS）,，即“單線光譜”測量技術(shù)。具體來說,，就是通過測量具有某一特定吸收譜線的激光束在穿過被測氣體時發(fā)生的衰減信息,，并根據(jù)激光強度衰減與被測氣體含量間的正比關(guān)系，分析獲得被測氣體的濃度,。與非分光紅外氣體分析技術(shù)相同,DLAS技術(shù)也是一種吸收光譜技術(shù),，它利用Beer-Lambert關(guān)系來定量分析半導(dǎo)體激光能量被被測氣體選擇吸收產(chǎn)生的衰減來獲得氣體的濃度。與傳統(tǒng)非分光紅外分析技術(shù)使用譜寬很寬且固定波長的紅外光源不同,，DLAS技術(shù)使用譜寬非常小(也就是單色性非常好) 且波長可調(diào)諧的半導(dǎo)體激光器作為光源,。
因此，DLAS技術(shù)具有傳統(tǒng)非分光紅外分析技術(shù)無法實現(xiàn)的一些性能優(yōu)點：
1. 不受背景氣體交叉干擾,。半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光譜寬小于0.0001nm,，是紅外光源譜寬的1/106，遠小于紅外光源譜寬和被測氣體單吸收譜線寬度,，其頻率調(diào)制掃描范圍也僅包含被測氣體單吸收譜線（半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)也因此被稱為單線光譜技術(shù)）,，因此成功消除了背景氣體交叉干擾影響。
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2. 不受粉塵和視窗污染干擾,。非分光紅外氣體分析儀在分析粉塵含量較大的氣體時,，粉塵和被污染的光學(xué)元件會引起氣室透光率的變化，而固定波長的光源又無法區(qū)別氣體和粉塵的吸收,，因此無法自動修正粉塵對光學(xué)元件的污染影響,。而半導(dǎo)體激光的波長可通過調(diào)制工作電流而被掃描，使激光波長既掃描過有氣體吸收的區(qū)域,，也掃描過沒有氣體吸收的區(qū)域,。當(dāng)波長位于吸收區(qū)域時可測得包含氣體和粉塵在內(nèi)的總透光率T總，當(dāng)波長位于無氣體吸收區(qū)域時可以測得粉塵透光率T粉塵，從而可以準(zhǔn)確獲得被測氣體的透光率T氣體 =T總/ T粉塵,。DLAS技術(shù)通過激光波長掃描技術(shù)修正了粉塵和視窗污染對測量的影響,。
3. 不受被測氣體環(huán)境參數(shù)變化干擾。被測氣體環(huán)境參數(shù)—溫度或壓力變化通常導(dǎo)致譜線強度和展寬發(fā)生變化,，對溫度或壓力信號不加修正就會影響測量結(jié)果,。而DLAS技術(shù)是對被測氣體單一吸收譜線進行分析，因此可較容易地對溫度,、壓力效應(yīng)進行修正,。為此LGA-4100系統(tǒng)內(nèi)置了溫度和壓力自動修正功能，能根據(jù)實際測量得到的被測氣體溫度和壓力對氣體成分測量值進行自動修正,，從而可實現(xiàn)的在線氣體分析,。
綜上所述，單線光譜技術(shù),、激光波長掃描技術(shù)和環(huán)境參數(shù)自動修正技術(shù)使DLAS技術(shù)可以被用于實現(xiàn)氣體的原位分析,，因此比非分光紅外等傳統(tǒng)采樣氣體分析系統(tǒng)具備更強的環(huán)境適應(yīng)性。并且由于激光氣體分析系統(tǒng)省卻了采樣預(yù)處理裝置,，結(jié)構(gòu)簡單,、無運動部件，維護標(biāo)定方便,、可靠性高,，響應(yīng)速度快而準(zhǔn)確，大大提升了在線過程氣體檢測的水平,。
該系統(tǒng)特點：
1.無需采樣,，現(xiàn)場測量。
2.響應(yīng)速度快（<1秒）,。
3.測量精度高（≤±1%）,。
4.不受背景氣體交叉干擾。
5.自動修正粉塵及光學(xué)視窗污染影響,。
6.結(jié)構(gòu)簡單緊湊、可靠性高,，操作維護方 便,，運行費用低。
7.一體化正壓防爆技術(shù),，模塊化設(shè)計,，可 現(xiàn)場更換所有功能模塊。
聚光科技在產(chǎn)品核心及關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域擁有自主知識產(chǎn)權(quán),，現(xiàn)已申請并擁有多項發(fā)明,、實用新型和軟件著作權(quán)。其研發(fā)生產(chǎn)的激光現(xiàn)場在線氣體分析系統(tǒng)于2003年經(jīng)國家法定檢測部門檢測，精度達到1級,。系統(tǒng)能夠在高溫,、高粉塵、高流速,、強腐蝕等惡劣環(huán)境下現(xiàn)場分析氣體濃度和熱值等,。為各行業(yè)提供迫切需要的非接觸、實時,、遠程,、多點連續(xù)的自動監(jiān)測解決方案，并為優(yōu)化生產(chǎn)工藝,、節(jié)能降耗,、能源氣回收、安全及環(huán)保監(jiān)測等提供了有效保障,。
那么為什么武鋼計控公司會選擇聚光科技呢,？ 除了聚光科技，還沒有一家公司有實力去研發(fā)生產(chǎn)激光現(xiàn)場在線氣體分析系統(tǒng),。作為不多的激光在線氣體分析系統(tǒng)的開發(fā)和供應(yīng)商,，聚光科技解決了以下技術(shù)難點：
*，半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù),。解決包括半導(dǎo)體激光波長鎖定技術(shù)（使激光頻率長時間穩(wěn)定在吸收譜線頻率處）,、高靈敏度的調(diào)制光譜檢測技術(shù)、光學(xué)Etalon噪音有效抑制方法等,，并建立和完善了重要工業(yè)氣體成分的吸收光譜數(shù)據(jù)庫（吸收譜線位置,、不同溫度下的壓力展寬、吸收譜線線強及其與溫度的關(guān)系等）等,。
第二,，高性能半導(dǎo)體激光電流源技術(shù)。半導(dǎo)體激光器非常容易被浪涌電流和高頻電磁輻射損壞,，為此聚光科技開發(fā)了用于各工業(yè)現(xiàn)場的低噪音半導(dǎo)體激光電流源技術(shù),，在半導(dǎo)體激光電流源電路中設(shè)計大量保護電路模塊來抑制各種原因產(chǎn)生的浪涌電流和電磁輻射。同時,，還通過降低激光電流源的噪音來降低激光強度噪音,，從而提高系統(tǒng)的檢測靈敏度。
第三,，微弱信號檢測技術(shù)和電磁兼容技術(shù),。為了提高檢測靈敏度，除了降低上面提到的光學(xué)Etalon噪音外,，還要降低各種電磁干擾噪音,。為此研發(fā)了高性能的微弱信號檢測技術(shù)（低噪音設(shè)計,、采用鎖相放大技術(shù)）和電磁兼容技術(shù)（如良好接地、電纜線屏蔽等）,。
第四,，吸收光譜信號分析算法。激光在線氣體分析系統(tǒng)實現(xiàn)了從測量獲得的調(diào)制光譜信號中直接提取譜線展寬的數(shù)字信號處理方法,，從而可以準(zhǔn)確修正氣體組分變化對氣體濃度測量的影響,。很多時候，光學(xué)Etalon噪音或其他噪音的頻率與信號頻率接近,，而聚光科技研發(fā)的,、適用于這種情況下的噪音抑制算法，大大提高了惡劣工況下激光在線氣體分析系統(tǒng)的檢測靈敏度和可靠性,。
聚光科技不僅掌握世界科技——激光吸收光譜技術(shù),，可以解決和突破以上難點，而且與現(xiàn)有其他分析系統(tǒng)相比,，聚光科技研發(fā)生產(chǎn)的激光在線氣體分析系統(tǒng)還實現(xiàn)了以下技術(shù)創(chuàng)新：
*,，開發(fā)的半導(dǎo)體激光在線氣體分析系統(tǒng)實現(xiàn)了氣體濃度的現(xiàn)場、連續(xù)測量,，避免了背景氣體的交叉干擾,，自動修正粉塵、視窗污染所帶來的數(shù)據(jù)誤差,。由于采用非接觸式光學(xué)測量而適用于強腐蝕,、高溫、高壓,、高粉塵的惡劣環(huán)境,，解決了現(xiàn)有常用采樣方式“在線”分析系統(tǒng)的弊病。該技術(shù)創(chuàng)新點經(jīng)鑒定為國內(nèi)*,、先進,。
第二，在使用光譜技術(shù)測量氣體成分時,，如果氣體組成,、溫度和壓力發(fā)生了變化，則氣體的譜線展寬就會相應(yīng)變化,，從而影響測量的準(zhǔn)確性,。國外同類產(chǎn)品都是通過測量氣體溫度、壓力,，并且估計測量環(huán)境中的氣體組成來計算譜線展寬，從而對測量氣體成分進行修正,。這種修正策略的難點在于無法準(zhǔn)確估計測量環(huán)境中的其他氣體組成,，從而造成測量誤差,。對于此難點，聚光科技在上實現(xiàn)了通過數(shù)字信號處理的方法直接從檢測的調(diào)制光譜信號中準(zhǔn)確提取譜線展寬,，從而避免了譜線展寬變化導(dǎo)致的測量誤差,。
第三，上現(xiàn)有同類產(chǎn)品一般都只有4-20mA電流,、RS232等數(shù)據(jù)輸出方式,，聚光科技的激光現(xiàn)場在線氣體分析系統(tǒng)除了以上方式外，還開發(fā)了可選配的無線數(shù)據(jù)傳送模塊,，使本產(chǎn)品具有無線網(wǎng)絡(luò)傳輸功能,。該無線數(shù)據(jù)傳輸模塊可以實現(xiàn)：對儀器內(nèi)嵌程序版本實現(xiàn)無線遠程升級；分析信息,、數(shù)據(jù)的遠程傳輸,；遠程收集系統(tǒng)工作狀態(tài)，實時設(shè)置儀器參數(shù)等,。這是上在半導(dǎo)體激光在線氣體分析系統(tǒng)上實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳送,。
與國外同類產(chǎn)品相比，LGA系列激光在線分析系統(tǒng)在軟硬件方面也具有明顯優(yōu)勢：
首先,，它具有自動譜線展寬修正功能,，分析氣體濃度時不受被測氣體環(huán)境中氣體組成變化的影響，可應(yīng)用于氣體組成有較大變化的場合,。
其次,，LGA系列產(chǎn)品可選配GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，通過該模塊,，聚光科技可為用戶提供遠程程序升級,、設(shè)置和優(yōu)化分析系統(tǒng)參數(shù)等服務(wù)。
而且,，國外引進關(guān)鍵技術(shù)和部件,，國內(nèi)進行研發(fā)并量身定制，充分考慮了國內(nèi)用戶的現(xiàn)場工況和供貨需求,，為項目的按期,、順利實施也提供了有效保障。
聚光科技為武鋼計控公司此項目解決了一些關(guān)鍵的工藝需求,。
首先是響應(yīng)速度,。氣體分析的重要因素是分析儀器的響應(yīng)速度，激光在線氣體分析系統(tǒng)實現(xiàn)“在位”測量和毫秒級響應(yīng),，響應(yīng)時間<1S,，避免了采樣預(yù)處理響應(yīng)滯后帶來的安全隱患。
其次是樣氣排放,。工藝管道中有大量有毒,、有害氣體,，傳統(tǒng)分析系統(tǒng)的尾氣排放不僅會造成環(huán)境污染和爆炸，對操作人員身體也有害處,。激光在線氣體分析系統(tǒng)無需抽氣檢驗,，沒有樣氣排放問題。
第三是測量度,。測量的準(zhǔn)確性關(guān)系到對安全隱患判斷的準(zhǔn)確性問題,，激光現(xiàn)場在線氣體分析對原始?xì)怏w進行分析，不改變氣體成份,，測量準(zhǔn)確度為<±1%,。第四是維護、標(biāo)定,。系統(tǒng)維護和標(biāo)定的工作量不僅牽涉人力物力,，而且降低了開表率。激光在線氣體分析系統(tǒng)的年維護和標(biāo)定次數(shù)<2次/年,；且維護標(biāo)定非常方便,。
zui后是運行費用。設(shè)備的選型不僅考慮一次性投資,，還要考慮將來的運行和維護成本,。激光在線氣體分析系統(tǒng)無需備品備件，運行成本僅為電費,、氣源費和標(biāo)定氣費用,。
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