利用激光進(jìn)行氣體檢測分析有很多技術(shù)路線(xiàn)，主要包括直接吸收測量技術(shù)、波長(cháng)調制技術(shù)、腔衰蕩技術(shù)、激光誘導熒光技術(shù)、激光拉曼光譜技術(shù)、激光光聲光譜技術(shù)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(shù)，也就是可調諧激光吸收光譜技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)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(xiàn)多，有的氣體吸收強度大，而且吸收波長(cháng)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(guò)被測氣體（如圖所示），每種氣體對特定波長(cháng)的光存在吸收作用，氣體濃度越大，吸收作用越強，通過(guò)測量被吸收后的光能進(jìn)行氣體濃度的計算。

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(gè)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(cháng)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(wú)內置TEC兩種；按照封裝可分為T(mén)O封裝和蝶形封裝等。一般蝶形封裝都內置了TEC和熱敏電阻。

放光路一般用于實(shí)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(xiàn)監測，其最大優(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(dòng)太強、管道細的場(chǎng)合就不適合原位安裝。

遙測式主要用于可燃氣泄漏、大氣污染物監測等方面。主要優(yōu)勢是移動(dòng)式監測；可對光通過(guò)空間內的被測氣體進(jìn)行測量。對尋找可燃氣泄漏點(diǎn)、高空大氣污染物等有一定優(yōu)勢。

流通池主要分為單管式、懷特池、赫里奧特池等常見(jiàn)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(shí)現很長(cháng)的光程，如幾米至幾十至上百米。各種諧振腔甚至能實(shí)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。

單通道式是最簡(jiǎn)單的氣室結構，簡(jiǎn)單穩定成本低是其最大優(yōu)點(diǎn)。懷特池和赫里奧特都可以在較小的空間內實(shí)現較長(cháng)的光程，一般可以實(shí)現幾米到幾十米的光程，更長(cháng)的光程受反射鏡反射效率、結構穩定性、條紋干涉等影響，實(shí)現難度大。

（3）檢測器

檢測器最常見(jiàn)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。

激光氣體分析產(chǎn)品實(shí)現的技術(shù)方案有很多種，需要根據具體目標進(jìn)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(shù)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(lǐng)域的微量有毒有害氣體檢測；地下管廊、九小場(chǎng)所等商業(yè)領(lǐng)域的易燃易爆氣體檢測；以及家用甲烷檢測等。

激光吸收光譜技術(shù)發(fā)展方興未艾，隨著(zhù)光電子器件的發(fā)展以及應用領(lǐng)域的拓展，這一技術(shù)將向中遠紅外、低成本、集成化的方向發(fā)展，也將有更廣闊的應用！