小管道，大优势：狭小空间内的气体测量

测量技术

为了获得浓度读数，工业工厂依靠分析仪或气体检测器。石油化工设施中的一项关键自动化测量可确保氧气不会进入气液分离罐和液封之间的火炬管道，从而有助于防止爆炸性混合物。

许多传统的分析方法通过抽取预处理或原位的方式用于测量工艺过程中的气体，比如氧气，无需实验室分析。这包括顺磁（用于氧气测量）、非分光红外 （NDIR）、紫外-可见光 （UV-vis） 和电化学方法等技术。值得注意的是，可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS 或 TDL）在这些应用中越来越受欢迎。

尽管 TDL 最初主要是采用抽取预处理测量，但现在它已经发展起来。如今，各种制造商都在引入原位测量设计，包括对穿式和探头式。梅特勒托利多还推出了一种 夹持法兰式过程连接件 ，可在直径仅为 5 至 10 厘米（2 至 4 英寸）的小管道中原位安装。

比尔-朗伯定律

在吸收光谱领域，我们拥有紫外可见分光光度、红外 （IR）、NDIR、TDL 和拉曼等技术。这些方法基于一个简单的原理：特定频率的光以精确和一致的方式被分子吸收。这意味着一定浓度的相同分子将吸收相同波长的光，吸光度与分子的浓度直接相关。Beer-Lambert 定律在方程式中诠释了这个概念：

I = I0 e-acL

吸收特性可能差异很大。例如，紫外-可见光吸收范围很宽，而包括 TDL 在内的近红外 （NIR） 光谱具有非常窄的波长。这种狭窄性允许采用更具选择性的方法来识别混合气体中的特定分析物。

该方程告诉我们，如果要增加光的吸收（尤其是在低浓度下），则需要增加激光束传播的光程长度 （OPL） 或增加吸收物质的浓度。

下面，我们将研究通过独特的光学过程连接增加 OPL 来增强 TDL 对极低分析物浓度的测量的方法，并探讨每种方法的优缺点。

吸收光谱

让我们看看吸收光谱技术以及 TDL 如何与 UV-vis 等其他技术相抗衡。TDL 的一个显著优点是吸收线窄，这通常是特定分析物所独有的，并且与激光的窄光谱范围完美匹配。另一方面，顺磁分析仪等技术容易受到干扰，并且不能直接在过程管道中原位测量。

Beer-Lambert 定律表明，实现低水平（ppm 和 ppb）TDL 测量的一个主要障碍是整体 OPL 的局限性。获得 TDL 测量的一个挑战与所需波长的激光器的商业可用性有关。例如，氧在可用激光器的 NIR 范围内是一种吸收性较弱的物质，因此找到增加 OPL 的方法，以实现准确测量变得至关重要。