在线激光氧分析仪是一种基于可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS,Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy）的高精度气体分析设备，专用于工业过程或排放气流中氧气（O₂）浓度的实时、连续、非接触式在线监测。广泛应用于电力锅炉、冶金炉窑、化工反应器、空分装置、焚烧炉、半导体制造及环保排放监控等领域，对燃烧优化、安全控制和能效管理具有重要意义。
其核心原理是利用氧气分子在近红外或中红外波段（如760 nm附近）具有特定吸收谱线的特性。仪器通过发射一束波长可精确调谐的激光穿过被测气体，当激光波长与O₂吸收峰匹配时，部分光被吸收；接收端探测器检测透射光强变化，结合比尔-朗伯定律计算出氧气浓度。由于采用“单线吸收”技术，该方法具有高的选择性，不受水蒸气、CO₂、粉尘或其他背景气体干扰。
1、激光发射模块
激光器：
作为光源，通常采用可调谐二极管激光器（TDLAS）或分布式反馈激光器（DFB），发射特定波长的激光（如760nm附近，对应氧气吸收峰）。
特点：波长稳定性高、线宽窄、寿命长，适合连续运行。
作用：产生与氧气吸收特性匹配的激光，为后续检测提供基础信号。
激光驱动与温控系统：
精确控制激光器的温度和电流，确保输出波长稳定，避免漂移影响测量精度。
通常采用PID温控算法，将激光器温度波动控制在±0.01℃以内。
2、光路系统
光学窗片：
位于分析仪的气室两端，允许激光穿透同时隔离外部污染（如粉尘、油雾）。
需采用高透光率、耐腐蚀的材料（如蓝宝石或石英），并定期清洁以防止污染导致信号衰减。
气室（测量腔）：
样品气体流经的封闭空间，激光在此与气体分子相互作用。
设计要点：
长度优化：增加光程以提高吸收信号强度（通常为10~100cm）。
抗干扰结构：采用直通式或反射式设计，减少死角和湍流。
材质选择：不锈钢或哈氏合金，耐腐蚀且不吸附气体。
反射镜（可选）：
在长光程气室中，通过多次反射激光延长光程，提升灵敏度（如Herriott气室设计）。
3、气体处理模块
采样系统：
采样探头：插入工艺管道，抽取代表性气体样品。
预处理单元：包括过滤器（去除颗粒物）、冷凝器（除湿）、流量计（控制流速）等，确保气体洁净、干燥且流量稳定。
校准气接口：用于接入标准气体进行定期校准，验证仪器准确性。
防爆设计（可选）：
在易燃易爆环境中，需采用防爆外壳、本质安全电路等措施，符合ATEX或IECEx标准。
4、信号检测与处理模块
光电探测器：
接收经过气体吸收后的激光信号，将其转换为电信号。
类型：通常为InGaAs（铟镓砷）光电二极管，对近红外光敏感且噪声低。
信号调理电路：
放大探测器输出的微弱电信号，并滤除噪声（如采用锁相放大技术）。
转换为数字信号后传输至主控单元。
主控单元（CPU/DSP）：
运行核心算法（如直接吸收法、波长调制光谱法），解析氧气浓度。
实现数据存储、显示、通信（如4~20mA、RS485、Modbus）及自诊断功能。
5、软件与显示模块
操作界面：
本地显示屏或触摸屏，实时显示氧气浓度、温度、压力等参数。
提供菜单式操作，支持校准、报警设置、历史数据查询等功能。
上位机软件（可选）：
通过PC或SCADA系统远程监控，实现数据记录、趋势分析、报表生成及多设备联动控制。
6、辅助功能模块
自诊断系统：
监测激光功率、探测器状态、气路压力等，故障时自动报警（如光源衰减、气路堵塞）。
环境适应性设计：
温度补偿：通过内置温度传感器修正环境温度对测量结果的影响。
压力补偿：结合压力变送器数据，消除压力波动对浓度计算的影响（尤其适用于变压力工况）。
