Endress+Hauser SS2100i-2 Betriebsanleitung Seite 10

Betriebsanleitung
Aufgrund ihrer inhärenten Struktur weisen die Moleküle im Probengas jeweils charakteristische natürliche
Frequenzen (oder Resonanzen) auf. Wenn der Laserausgang auf eine dieser natürlichen Frequenzen eingestellt ist,
dann absorbieren die Moleküle mit dieser Resonanz Energie aus dem einfallenden Strahl. Das heißt: Wenn der
einfallende Strahl mit seiner Anfangsintensität, I
Absorption des Spurengases mit einem Absorptionsquerschnitt σ(λ). Laut Beer-Lambert-Absorptionsgesetz ergibt
sich die verbleibende Intensität, I(λ), wie vom Detektor am Ende des Strahlenpfads aus Länge / (Messzellenlänge x
Anzahl Durchgänge) gemessen, aus
wobei N für die Konzentration der Substanz steht. Somit ist das gemessene Absorptionsverhältnis, wenn der Laser
auf On-Resonanz vs. Off-Resonanz abgestimmt ist, direkt proportional zur Anzahl der Moleküle dieser Substanz im
Strahlenpfad, oder
Die nachfolgende Abbildung zeigt die typischen Rohdaten des Scans eines Laserabsorptionsspektrometers inklusive
der einfallenden Laserintensität, I
mit verschmutzten Spiegeln (zur Veranschaulichung der relativen Intensität des Systems im Verhältnis zur
Spiegelverschmutzung).
Die positive Steigung der Rohdaten ergibt sich aus dem Hochfahren des Stroms, um den Laser abzustimmen.
Dadurch nimmt nicht nur die Wellenlänge zu, sondern die entsprechende Ausgangsleistung steigt ebenfalls an.
Indem das Signal durch die Intensität des einfallenden Strahls normalisiert wird, werden alle Schwankungen in der
Laserleistung aufgehoben, und es ergibt sich ein typisches, wenngleich noch ausgeprägteres Absorptionsprofil.
Siehe nachfolgende Abbildung.
Abbildung 2. Typisches normalisiertes Signal von einem Laserdioden-Absorptionsspektrometer
Die Verschmutzung der Spiegel führt lediglich zu einem geringeren Gesamtsignal. Durch Abstimmen des Lasers
sowohl auf Off-Resonanz als auch auf On-Resonanz und durch Normalisierung der Daten nimmt die Technik
allerdings nach jedem Scan-Vorgang eine Selbstkalibrierung vor, was zu Messungen führt, die von der
Spiegelverschmutzung unbeeinflusst sind.
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(λ), die Probe passiert, kommt es zu einer Abschwächung durch
0
���� ( ���� ) = ����
N =
(λ), und der übertragenen Intensität, I(l), für ein sauberes System und ein System
0
Pos. Beschreibung
X Wellenlänge (beliebige Einheiten)
Y Signalstärke (%)
( ���� ) exp [−���� ( ���� ) ���� ���� ]
0
���� ���� � �
−1 ����(����)
���� ( ���� ) ���� ���� (����)
0
SS2100i-2 TDLAS-Gasanalysator
A0054821
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