原位激光气体分析仪（氧气、一氧化碳等）
1、仪器概述
JNYQ-O-15Ex型探头式半导体激光气体分析仪，是基于半导体激光吸收系列光谱技术（TDLAS）的高性能产品。主要应用在煤气回收分析、干熄焦循环气体分析、高炉喷煤气体分析、转炉煤气回收、焦炉煤气电捕焦后工艺气体分析、工业过程气体分析、生物发酵、食品行业、环保监测等行业，系统采用隔爆式设计，可工作在防爆场所。
JNYQ-O-15Ex型激光气体分析仪探头式系列分析仪具有安装简便、维护简单、维护周期长、可靠性高、适应性强等特点。
2仪器原理
激光气体分析仪系统基于*的半导体激光吸收光谱技术（TDLAS），即“单线光谱”测量技术。系统采用可调制的半导体激光器为发光光源，通过调制半导体激光器的工作电流强度来调制激光频率，使激光扫描范围略大于被测气体的单吸收谱线。从而使半导体激光器发射的特定波长的激光束在穿过测量管时，被被测气体选频吸收，从而导致激光强度产生衰减。于是系统利用不同气体成分均有不同的特征吸收谱线及气体浓度和红外或激光吸收光谱之间存在的Beer-Lambert关系，通过检测吸收谱线的吸收大小（即激光强度衰减信息）就可以获得被测气体的浓度。
但不同的是，传统非分光红外分析技术使用谱宽很宽且固定波长的红外光源，而TDLAS技术使用谱宽非常小(也就是单色性非常好) 且波长可调谐的半导体激光器作为光源。因此，TDLAS技术具有传统非分光红外分析技术无法实现的一些性能优点。
不受背景气体交叉干扰
半导体激光器发射的激光谱宽小于0.0001nm，是红外光源谱宽的1/106，远小于红外光源谱宽和被测气体单吸收谱线宽度，其频率调制扫描范围也仅包含被测气体单吸收谱线（半导体激光吸收光谱技术也因此被称为单线光谱技术），因此成功消除了背景气体交叉干扰影响。
不受被测气体环境参数变化干扰
被测气体环境参数—温度或压力变化通常导致谱线强度和展宽发生变化，对温度或压力信号不加修正就会影响测量结果。而TDLAS技术是对被测气体单一吸收谱线进行分析，因此可较容易地对温度、压力效应进行修正。为此系统内置了温度和压力自动修正功能，能根据实际测量得到的被测气体温度和压力对气体成分测量值进行自动修正，从而可实现精确的在线气体分析。
综上所述，单线光谱技术、激光波长扫描技术和环境参数自动修正技术使TDLAS技术可以被用于实现气体的在线分析，因此比非分光红外等传统采样气体分析系统具备更强的环境适应性。
3仪器组成
JNYQ-O-15Ex型激光气体分析仪主要功能模块是由发射单元和接收单元构成（见下图）。发射单元主要实现驱动半导体激光器发射激光，发射出的激光穿过被测环境，由接收单元进行光电转换、信号处理、对光谱数据进行分析，获得测量结果。
JNYQ-O-15Ex型激光气体分析仪采用原位安装形式，发射单元和接收单元通过连接单元直接安装在过程管道上，连接单元由吹扫接口、光路调整结构、根部阀门和安装法兰等组成。
发射单元
该单元包括半导体激光器、准直光学系统、驱动电路板和温控电路板。激光器被调制到特定的波长和频率，使其能够进行气体检测。在对发射单元进行清洁或其他维护时，机械连接法兰中的根部阀门可起到隔绝过程管道和操作环境，防止危险气体泄漏的作用，发射单元外观见下图。
JNYQ-O-15Ex型发射单元示意图
接收单元
接收单元通过机械连接法兰与测量管道连接，该单元包括光电传感器、透镜、接收主板、传感器板和显示板。透镜将准直激光聚焦于光电传感器上，然后探测的光信号被转化为电信号进行处理后，检测到二次谐波信号信息，再将二次谐波信息转化为浓度信息，并将浓度信息在接收端OLED屏上显示，接收单元外观见下图。
JNYQ-O-15Ex型接收单元示意图
吹扫单元
在测量场合较为恶劣的条件下，为了能够保证JNYQ-O-15Ex型激光气体分析仪能够长期连续运行，JNYQ-O-15Ex型激光气体分析仪需使用吹扫气体对发射单元和接收单元上的光学窗片进行吹扫，避免测量环境中粉尘或其它污染物对光学窗片造成严重污染而影响测量。JNYQ-O-15Ex型激光气体分析仪的吹扫单元由过滤器、减压阀和稳流装置等组成，可为JNYQ-O-15Ex型激光气体分析仪的吹扫气体提供稳定流量的吹扫气源。
吹扫单元不仅为发射单元和接收单元提供吹扫气源，它还是具有一个128×64的 OLED 屏和按键，可以显示氧浓度，以及对分析仪参数进行修改；还可以输出模拟信号、报警信号和通讯等。
4系统工作流程
通上电源，开启根部阀，半导体激光器发射出的特定频率的激光通过发射单元穿过气体通道，接收单元中的传感器接收衰减后的激光束，并将测量信号传送给*分析模块，*分析模块通过对测量信号进行分析处理，得到被测气体浓度，气体浓度信息通过显示屏显示出来并通过标准接口输出。
为了防止粉尘和被测环境中其它污染物在视窗上聚集，需用工业氮气等气体通过吹扫入口进行连续吹扫，以便在光学视窗与工业气体间形成一段气幕保护。
5技术优势
与传统分析系统相比，本系统选用JNYQ-O-15Ex型探头式激光气体分析仪由于采用了半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术，从根本上解决了采样预处理带来诸如响应滞后、维护频繁、易堵易漏、易损件多和运行费用高等各种问题，并具有如下特点：
n 不受背景气体交叉干扰；
n 可应用与电捕焦后等恶劣工况；
n 维护费用成本低；
n 不受粉尘和视窗污染干扰；
n 不受被测气体环境参数变化干扰；
n 一体化设计，结构紧凑，可靠性高；
n 模块化设计，可现场更换所有功能模块，包含激光器模块；
n 智能化程度高，操作、维护方便；
n 无需采样预处理系统，系统结构简单；
n 响应速度快，响应时间不超过3s，保证及时进行工艺控制；
n 无样气排放，环保无污染；
直接对过程气体进行分析，测量准确性高；
性能参数
性能 | |
测量范围 | 0～30% O2 |
线性误差 | ±1%FS |
重复性 | ≤1% |
量程漂移 | ±1% FS/半年 |
响应时间 | T90 小于 10s |
维护周期 | ≤2 次/年，清洁光学镜片 |
标定周期 | ≤2 次/年 |
模拟输出信号 | |
数量 | 2组 |
模拟输出模式 | 4-20mA |
允许负载 | 小于 500Ω |
报警输出 | |
数量 | 2 组（一组浓度报警，一组状态报警） |
继电器触点容量 | 24VDC，0.2A |
通讯 | |
数量 | 1 组 |
通讯方式 | RS485（标配）/RS232（选配） |
工作环境 | |
环境温度 | -20～+60℃ |
环境湿度 | 小于 90%RH |
吹扫气体 | 0.4～0.8Mpa 高纯氮气 |
机械数据 | |
显示器 | 128×64 OLED |
按键 | 四个电容式触摸按键 |
安装方式 | 原位安装 |
固定件 | 发射单元和接收单元：安装组件 吹扫单元：壁装架 |
重量 | 发射单元+接收单元+校准工装：净重约 13.5kg |
吹扫单元：净重约 8.0kg | |
电气数据 | |
供电电源 | 直流：24VDC（标配） 交流：100～240VAC，50/60Hz（选配） |
分析仪功耗 | 不超过 20VA |
连接 | |
电缆引入装置 | 电缆夹紧接头 |
气管接头 | G1/4＂-Φ6 不锈钢管接头（可以选配） |
6、公用工程
电源线缆：220VAC 引至现场分析仪附近，要留有一定余量；
吹扫气源：氮气或仪表风0.4～0.8Mpa无油、无尘、无水 G1/2镀锌钢管引至现场仪表附近，预留G1/2内螺纹球阀；
安装维护平台：在架空管道等其他不便安装和维护的场合，需要加装安装维护平台；
