用积分腔输出光谱测量气体基质中痕量污染的系统和方法技术方案

本公开的实施例涉及一种用积分腔输出光谱测量气体基质中痕量污染的系统和方法。提供了一种用于气体测量的激光吸收光谱测定系统。该系统包括积分腔输出光谱(ICOS)组件，该ICOS组件包括气体单元。气体单元包括限定光学腔的单元本体以及定位在光学腔中的输入反射镜和输出反射镜。该组件还包括被配置为发射激光的可调谐二极管激光器、定位在可调谐二极管激光器与气体单元之间的光路中的准直器、以及被布置为测量离开光学腔的激光的检测器。准直器包括反射式准直反射镜或梯度折射率(GRN)透镜中的至少一项。的至少一项。的至少一项。

【技术实现步骤摘要】
用积分腔输出光谱测量气体基质中痕量污染的系统和方法

技术介绍

[0001]本公开的领域总体上涉及测量气体的系统和方法，并且更具体地涉及使用积分腔输出光谱(ICOS)来测量气体中的污染物的系统和方法。
[0002]无论何时生成、转移或使用诸如天然气、煤合成气或沼气等燃气，该过程通常都需要一定程度的污染物。对各种污染物(例如，H2S、H2O、O2和CO2)的测量对于防止由于腐蚀或化学反应而造成的基础设施损坏至关重要。天然气生产商必须清洁提取的气体以去除污染物，然后在将天然气引入管道之前验证残留水平。燃料重整器中的脱硫床需要定期更换或再生，以防止H2S穿透到重整燃料产品中，因此需要经常监测污染物水平。
[0003]ICOS是测量气体的强大工具。已知的系统和方法在某些方面是不利的，并且需要改进。

技术实现思路

[0004]在一个方面，提供了一种用于气体测量的激光吸收光谱测定系统。该系统包括积分腔输出光谱(ICOS)组件，该ICOS组件包括气体单元。气体单元包括限定光学腔的单元本体以及定位在光学腔中的输入反射镜和输出反射镜。该组件还包括被配置为发射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于气体测量的激光吸收光谱测定系统，包括：积分腔输出光谱(ICOS)组件，包括：气体单元，包括：单元本体，限定光学腔；以及输入反射镜和输出反射镜，定位在所述光学腔中；可调谐二极管激光器，被配置为发射激光；准直器，定位在所述可调谐二极管激光器与所述气体单元之间的光路中，其中所述准直器包括反射式准直反射镜或梯度折射率(GRN)透镜中的至少一项；以及检测器，被布置为测量离开所述光学腔的激光。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括ICOS校准计算设备，所述ICOS校准计算设备包括与至少一个存储器设备通信的至少一个处理器，并且所述至少一个处理器被编程为：根据所述输入反射镜的曲率半径和所述光学腔的腔长，模拟行进通过所述ICOS组件的所述激光；基于所述激光的模拟数据，标识光束重叠峰值；以及确定与所述光束重叠峰值中的一个光束重叠峰值不对应的优化的曲率半径和优化的腔长。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述准直器包括所述反射式准直反射镜，所述反射式准直反射镜具有抛物面反射表面。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括ICOS校准计算设备，所述ICOS校准计算设备包括与至少一个存储器设备通信的至少一个处理器，并且所述至少一个处理器被编程为：接收当零气体被输入到所述光学腔中时由所述检测器收集的数据，其中所述数据被收集多次，并且在每次收集期间，所述ICOS组件的参数被改变；基于所接收的数据，确定与改变的参数相对应的残余光谱；以及基于所述残余光谱，确定优化的参数。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述参数是所述激光的发射角。6.根据权利要求4所述的系统，其中所述参数是所述输入反射镜的曲率半径。7.根据权利要求4所述的系统，其中所述参数是所述激光的发散角。8.根据权利要求4所述的系统，其中所述参数是所述激光的发射距离。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述准直器包括所述GRIN透镜。10.一种用于气体测量的激光吸收光谱测定系统，包括：离轴积分腔输出光谱(ICOS)组件，包括：气体单元，包括：单元本体，限定光学腔；以及输入反射镜和输出反射镜，定位在所述光学腔中；可调谐二极管激光器，被配置为将离轴耦合的激光发射到所述光学腔中；以及检测器，被布置为测量离开所述光学腔的激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索瓦，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：