[发明专利]多种气体同时测量TDLAS对齐系统

说明书

本申请发明涉及在可运用的时间内可快速对齐的装置及利用它的对齐方法，以便在如排出端那样在内部存在很多气体且距离远的情况下可以应用TDLAS。提供一种可以在短时间内收敛的对齐方法，该方法为了对齐而使用双重缝隙，从而可以知道对齐方向。

技术领域

本申请发明涉及对从燃烧系统向大气放出的排放气体的浓度进行光计量的装置所需的对齐系统，更详细地涉及在利用TDLAS(Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy：可调谐二极管激光吸收光谱)方法测量从燃烧系统向大气放出的多种气体(multicomponent gas)的浓度或温度的系统中检测激光光源和光检测部的不对齐，并对其进行校正，可以同时测量高浓度和低浓度的气体的装置及方法。

背景技术

LAS(Laser Absorption Spectroscopy：激光吸收光谱法)，特别是TDLAS(TunableDiode Laser Absorption Spectroscopy：可调谐二极管激光吸收光谱法)是最近在能源、环境领域大受瞩目的计量技术。该方法可以实时地精密测量多种气体的浓度或温度，在难以测量的大型燃烧系统中也可以予以应用，以多样的形态应用。

TDLAS的浓度测量基本原理如图1所示，根据朗伯比尔(Beer-Lambert)定律，源于气体的光吸收特性。作为LAS计量方法的基本原理的朗伯比尔定律可通过对入射到物质的长度(Optical path length(光学行程长度))L的光的强度I₀和光的强度I之比的关系式，如下式(1)表示。在此，若将吸收系数(Absorption Coefficient)K_v、长度L、吸光度(Absorbance)用α(v)整理，则如式(2)。这样得到的吸光度，通过式(3)求出吸光度的面积A，应用于式(4)求出浓度。由于吸光度正比于长度L，因此长度L越长，吸光度的面积越大。这是因为：若长度增加，激光与气体分子碰撞很多，引起更多吸收。因此，测量长度越长，吸光度的面积越大，能够容易算出浓度。

α(v)＝k_v·L＝P·X·S(T)·φ_t (2)

A∫α(v)dv＝P·X·S(T)·L (3)

所有的气体只吸收既定的特定几种波长的光。作为代表性的例子，对于波长760.21nm的光，其它气体种类使该波长的光通过，但是氧气吸收该波长的光。即，若发出760.21nm的光通过含有氧气的气体领域，则该波长的光不受其它气体种类的影响，只受氧气的影响。若分析被吸收的量及样态，则可以计量氧气的浓度。

对大气环境造成影响的气体种类主要吸收红外线区域，其中，红外线区域可以分为近红外线(Near-infrared ray，0.8μm-1.5μm)、中红外线(Mid-infrared ray，1.5μm-5.6μm)、远红外线(Far-infrared ray，5.6μm-1000μm)。在中红外线集中有引起分子的吸收的分子振动或旋转运动模式等，因此应用LAS计量方法，对计量对象气体的浓度或温度的方法非常有效，所述LAS计量方法利用吸收光波长的分子特性。

随着强化对大气环境的规制，需要对微量环境污染物质测量的高准确性的实时精密计量。现有的计量气体浓度的装置，主要多使用收集测量对象气体来进行计量的方法，其计量不仅消耗时间，而且不可能进行连续的测量。另外，在要求实时计量的发电站的大型锅炉、炼钢厂、化学工业工厂等对大气环境造成影响的设施中，迫切需要用于环境规制及能源节约的可以应用于运转控制等的计量系统。

随着全世界范围内环境问题被大量地塑造成社会性话题，正积极地进行减低公害物质的努力，在韩国也同样持续相关研究和努力。其中，在为了减少产业园产生的如氮氧化物的有害气体的方案中，广泛使用在燃烧系统的排气端实时地计量浓度和温度等，从而导出最佳的运转条件而减少公害物质的方式。在这种计量中导入TDLAS的努力正在持续。