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激光气体分析仪作用原理基于哪两个方面？

更新时间：2025-02-14点击次数：209
　　激光气体分析仪是一种利用激光与气体分子之间的相互作用原理来进行气体成分分析的仪器，其工作原理主要基于光谱测量和气体体积测量两个方面。以下是对其工作原理的详细解析：
　　1.光谱测量
　　激光吸收光谱法
　　原理：不同气体分子对特定波长的激光具有不同的吸收特性。当激光光束穿过气体样品时，特定气体分子会吸收与其吸收光谱相匹配的激光波长，导致光强度减弱。通过测量吸收后的激光强度变化，可以确定气体的浓度。
　　过程：首先使用调谐半导体激光器作为光源，能够在特定的窄波段范围内快速调谐激光波长，精确匹配待测气体的吸收峰。激光器发射的窄带单色激光穿过待测气体样品，由于特定气体分子在特定波长处具有吸收峰，部分激光能量被吸收，光强度减弱。激光通过气体后，剩余的激光光强被探测器接收，探测器将光信号转换为电信号，测量激光强度的衰减。最后，分析仪通过计算吸收光谱的强度和形状，使用朗伯 - 比尔定律来推导出气体的浓度。
　　光声光谱法
　　原理：利用激光照射气体样品，使特定波长的光被气体吸收后产生局部热膨胀，导致压力波（声波）的产生。
　　过程：激光器发射特定波长的光，调制频率与声学谐振器的共振频率匹配。气体吸收激光能量后，产生非辐射跃迁，导致局部热化和膨胀。由于光的调制效应，膨胀和收缩产生周期性的声波。声波被置于气室中的高灵敏度麦克风检测，麦克风将声波信号转换为电信号。通过信号放大和处理，得到与气体浓度成正比的输出信号。
　　2.气体体积测量
　　容器法：利用标准气体充实或稀释容器，通过测量容器内气体的压力或体积变化来计算被测气体的浓度。
　　流量法：通过测量气体通过特定容器或管道的流速来计算体积。
　　吸收法：利用气体分子对激光的吸收特性，通过测量激光透过气体样品前后的强度差来计算浓度。