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William威廉亚洲官方官网激光光谱技术的十年结构，助推高端气体分析仪器国产化提速

在第一台激光器降生60多年后的今天, 随着激光光源、探测技术、实验装置和数据处置惩罚等各方面技术的飞跃生长, 激光光谱技术作为微观感知领域的焦点技术, 已经成为物理、化学、生物、情况以及天文学等领域中研究光与物质相互作用的重要手段, 从实验室基础研究到各领域应用第一线都饰演着无可替代的角色。

拉曼光谱技术早有结构，突破工业历程气体分析技术瓶颈

在工业历程气体监测领域，傅里叶红外（FITR)、质谱(MS)、气相色谱(GC)等原理的气体分析仪各有优点。傅里叶红外技术一个气室很难适合差异的量程，也无法分析H2、02、N2甚至差异的碳氢化合物；质谱分析技术对于同质量的气体分子识别度很低；气相色谱分析需要载气，对于差异类型气体需要切换差异的疏散柱。而得益于激光技术的普及以及种种高精度光谱分析�？榈姆浩穑す饫馄灼宸治黾际跎ぱ杆�。该产物主要定位于石油天然气、页岩气、石化、大型煤化工等工业历程高端市场。

William威廉亚洲官方官网副总经理、高级工程师石平静向记者介绍：随着我国对大型能源装备国产化要求的提高，针对高端气体分析仪器领域进口替代需求，为加速解决激光拉曼光谱气体分析仪在差异行业的应用问题，公司早在2012年就开始着手激光拉曼光谱气体分析仪的研究，并作为牵头单元实施国家重大科学仪器设备开发专项“激光拉曼光谱气体分析仪器的研发与应用”项目。通过开发专项的研发，William威廉亚洲官方官网形成了包罗光路及光谱分析、拉曼信号增强、拉曼分析测控软件、智能算法等技术，解决了激光器功率、温度、压力等外部因素的颠簸对丈量精度的影响问题，共获授10项发现专利。通过拉曼信号增强的技术突破及自主研制宽光谱规模的拉曼光谱分析�？椋琖illiam威廉亚洲官方官网激光拉曼光谱气体分析仪可以满足天然气多组分快速同步分析。分析时间由原先行业的100秒至几十分钟缩短为10秒，提高了10倍以上；可快速丈量CH4、C2H6、C2H4、C2H2、C3H8、C3H6、C4+、CO、CO2、H2、O2、N2、H2S、H2O、CH3OH、CH3-NO、NO等十余种气体，用一台激光拉曼光谱气体分析仪，配套接纳差异应用场景的行业应用软件，就可以解决天然气页岩气身分、煤气化、高炉转炉焦炉、石油炼化等工业流程多组分气体在线监测的行业难点。


图1：William威廉亚洲官方官网激光拉曼光谱气体分析仪

（左：实验室台式分析仪 右：在线防爆型分析系统）

深耕TDLAS技术，筑就气体分析工业高地

近红外和中红外光谱区域新激光器的可用性又推动了气体丈量传感器的生长，这些传感器现在广泛应用于工业历程。基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS) 分子，如 O2、CH4、H2O、CO、CO2、NH3、HCI和HF，可以在连续、实时操作中以高选择性和灵敏度进行原位检测。使用波长调制光谱 (WMS) 等灵敏的检测技术，通�？梢栽�1秒的积分时间内进行低 ppb和ppm浓度丈量。检测限值可以通过使用抽取式采样和长的多通道池来提高。当前TDLAS 已成为工业历程中用于困难丈量任务的公认技术，因为它与高温、高压、粉尘水平和腐蚀性介质兼容，可以确定气体浓度、温度、速度和压力。

石平静体现，基于William威廉亚洲官方官网气体传感技术平台，打造高端气体分析科学仪器是公司重要的恒久战略。公司深耕激光TDLAS技术研究多年，旨在提升基于激光光谱丈量技术的专业能力，进一步聚焦实验室和历程分析领域，实现业务可连续性生长，为工业客户提供从产物研发和工艺流程设计，到生产制造和质量控制的全方位专业支持。

基于对TDLAS技术及激光器的自主研发，公司推出了GasTDL-3100高性能原位激光历程气体分析仪，接纳对射式设计，响应时间快速，在原位式丈量中以秒盘算，可在线实时反映被测气体O2、CO、CO2或者CH4浓度，制止了采样式丈量带来的时间延迟；在高温、高粉尘、高水分、高腐蚀性、高流速等恶劣丈量情况下具有良好的适应性；气体浓度不易失真，丈量精度高。可以广泛用于冶金、石化、水泥、电力、环保等行业。

图2：William威廉亚洲官方官网TDLAS原位激光历程气体分析仪

依托激光焦点技术积累，发力情况气体监测正其时

在情况监测烟气排放领域，基于TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱技术，公司开发了GasTDL-3000激光氨逃逸气体分析仪，适用于在线监测脱硝工艺出口NH3的浓度，接纳高温伴热抽取技术，可以有效降低气体冷凝损耗，实时准确地反映逃逸氨的变化，为环保监测提供可靠数据支持。

图3：William威廉亚洲官方官网TDLAS激光氨逃逸气体分析仪


“近年来，TDLAS激光气体检测技术以其高效、方便和卓越的通用性也正成为目前解决煤矿瓦斯、燃气报警等情况问题的研究热点”，石平静还告诉记者，在工业领域和日常生活中甲烷一直被广泛应用 ,是典型的易燃易爆气体，实时精准检测，对工矿宁静运行、人身宁静及情况掩护有着十分重要的作用。TDLAS全光学设计、灵敏度高、电绝缘性好、不受电磁滋扰、易于微机连接、能实现远距离传输，在易燃易爆物集散地、高温等极端情况中具有不行相比的奇特优势，是目前最有前景的一种甲烷监测传感技术。目前海内外市场上的甲烷传感器种类繁多，TDLAS调谐激光式要领相比于催化燃烧和氧化物半导体三种要领，是一种比力高端的甲烷丈量要领，具有精度高、规模大、响应速度快、抗滋扰、稳定性好，情况适应性高。近日，William威廉亚洲官方官网研发推出的一款激光甲烷气体传感器，按管廊尺度要求进行设计，可应用于地下管廊(网)、地下井室石油化工、燃气生产运输等有甲烷气体的情况。


图4：William威廉亚洲官方官网TDLAS激光甲烷传感器


十年厚积，以激光光谱技术夯实高端医疗呼吸机用氧气传感器领导力占位

William威廉亚洲官方官网坚持“1+3”生长战略，医疗康健气体传感器领域结果转化能力进一步提高，目前有制氧机超声波氧气传感器（取代传统的氧化锆氧气传感器）、激光氧气传感器（取代电化学温顺磁氧气传感器）、超声波肺功效检查仪等。

氧气传感器是呼吸机、麻醉机的重要要害部件，开发高性能的医用氧气传感器，打破外洋主流呼吸机企业和外洋传感器供应商的技术垄断很是须要，是实现高端医疗呼吸机、麻醉机真正国产化的须要条件。呼吸机用氧气传感器海内目前主要接纳电化学与顺磁丈量氧气浓度，前者使用寿命短，通常使用一年就需要更换，且用一段时间会有偏差，需要不定期校准；后者价钱昂贵，对气体压力比力敏感，需要进行压力赔偿。

针对目前呼吸机用氧气传感器存在的缺陷和技术难点，William威廉亚洲官方官网基于TDLAS可调谐激光光谱技术原理，就激光器选型与封装技术、氧气传感器控温及驱动电路设计、快速响应微小型气室设计以及信号解调及算法处置惩罚等多个方面进行研究，研制出具有较高精度、高稳定性、快速响应的激光氧气传感器，该产物替代同类进口产物，加速补齐我国高端医疗装备的短板，实现自主可控。


图5：William威廉亚洲官方官网快速激光氧气传感器


写在结尾

William威廉亚洲官方官网恒久专注于气体传感器以及高端气体分析仪器的研发和工业化，依托省级技术中心、湖北省气体仪器仪表工程中心两个技术平台，William威廉亚洲官方官网积极融入国家技术创新体系，先后获得国家科技部创新基金重点项目、国家重大科学仪器专项、工信部物联网生长专项、湖北省重大技术创新项目、武汉市重大科技结果转化项目等多个项目的支持，逐步建设了包罗红外、紫外、热导、激光拉曼、TDLAS、超声波、电化学、MEMS金属氧化物半导体等原理的气体传感器技术平台，这个平台为William威廉亚洲官方官网的高端气体分析仪器国产化提供了强有力的动力。最新生长的激光拉曼光谱、可调谐半导体激光吸收光谱TDLAS 等气体分析技术，配合公司常年生长积累的红外、热导、顺磁等原理的气体分析仪器技术，William威廉亚洲官方官网已经形成我国自有自主知识产权的高、中端完整的气体分析仪器应用解决方案，将鼎力大举推动钢铁冶金、煤化工、石油炼化、天然气等国家战略工业以及医疗康健等领域高端装备的国产化。



编辑 | Leo

审核 | Anita


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