在智能制造领域,气体化学成分检测至关重要。我国电力、环保、石化、核能等行业对气体检测需求迫切,但传统光学气体检测方法存在诸多弊端。
例如传统的油色谱在线检测仪基于气相色谱技术,存在运行维护量巨大、长期运行费用高,且仪器长期运行稳定性和可靠性不足等问题。同时,国外长期垄断高精度光声光谱检测仪市场。
在此背景下,为了响应国内行业的迫切需求并打破国外的技术垄断,华中科技大学光电学院与湖北光谷实验室的双聘教授鲁平、司马朝坦团队,致力于高精度光声光谱检测仪的研发工作,并已取得显著突破,相关成果引起了市场的广泛关注。
技术原理
光声光谱(PAS)技术是本检测仪的核心技术。其原理是:气体分子吸收特定波长光能量后从基态跃迁到激发态,随后通过无辐射跃迁回到基态并释放热能,致使气体局部温度升高、受热膨胀。当光被周期性调制时,气体体积和压强也会周期性变化,进而产生声波,通过探测声波大小就能反演出气体浓度信息。
此外,光声光谱技术也促进了吸收光谱(TDLAS) 相关技术发展,如改进型激光调控方法,以及先进滤波算法与神经网络拟合技术等,可降低检测误差、增加信噪比、提升稳定性等 。
技术优势
01.高精度测量
采用先进的PAS 技术,变压器在线气体监测仪可实现烃类气体 0.5ppm、C2H2 0.05ppm 的高精度检测,为精准分析提供可靠数据。
02.多组分同时测量
能够同时对多种气体成分进行测量,适应复杂多样的检测环境,满足多方面的检测需求。
03.运行维护成本低
与传统基于气相色谱技术的检测仪相比,无需频繁更换维护校准色谱柱、标气、载气等,极大地降低了运行维护工作量和长期运行成本。
04.稳定性和可靠性高
集成式精密复合结构光声池、防油污高灵敏光学微音器、屏蔽恒温密封结构等设计,赋予仪器强大的抗干扰能力,减少误报和漏报,确保仪器长期稳定运行。
05.核心部件自主可控
成功开发满足仪器国产化需求的红外光源、光声池、光声探测器等核心部件,实现全部自主可控,相关检测指标达到国际一流水平。
06.改进型TDLAS 技术
不改变现有硬件架构前提下,通过改进型软件调控和创新智能算法,检测误差降低 2 倍、SNR 增加 6 倍、提升稳定性20%。
应用场景
1电力行业
在变压器油中气体检测、SF6 分解物检测方面发挥关键作用,为电力设备状态监测和故障预警提供核心数据,是保障电力系统安全稳定运行的重要工具。
2环保行业
可精准实现大气污染气体监测、温室气体监测,为环境保护和污染治理提供科学依据,助力环保事业发展。
3石化行业
能及时准确检测有毒有害、易燃易爆等气体泄漏,为预防安全事故提供可靠保障,守护石化行业安全生产。
4煤矿行业
用于危险气体浓度监测预警,对保障煤矿安全生产意义重大,为矿工生命安全保驾护航。
5智慧居家
随着人们对居家环境质量和安全的重视程度不断提高,高精度光声光谱检测仪可应用于智慧居家场景。能够实时监测室内空气中的有毒有害气体,如一氧化碳、甲醛、VOC 等,还能对室内空气质量进行综合评估,一旦检测到气体浓度异常,及时发出警报,为居民创造一个健康、安全的居家环境。
高精度光声光谱检测仪在多个行业都面临着广阔的市场空间,未来随着技术的不断成熟和推广应用,有望在智能制造领域发挥更大的作用,创造巨大的经济和社会效益。