Recent advances in room-temperature, visible and near-IR diode laser sources for telecommunication, optical data storage applications are enabling combustion diagnostics system based on diode laser absorption spectroscopy. In contrast to some traditional sampling-based gas-sensing instruments, tunable diode laser absorption spectroscopy system is advantageous because of their non-invasive nature, high sensitivity, fast response time and real-time measurement capability. So, combined with fiber-optics and high sensitive detection strategies, compact and portable sensor system arc now appearing for a variety of applications. The objective of this research is to take advantage of distributed feed-back diode laser and measure the $CO_{2}$ concentration (by using direct absorption and wavelength modulation spectroscopy methods). In addition to survey spectra of $CO_{2}$ bands and spectroscopic parameters between 1565 and 1579 run were computed at temperatures between 296 and 1200 K (by using HITRAN 2000 database). It experimentally found out that the features of direct absorption and wavelength modulation spectroscopy methods.
Tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) has been widely used in environmental monitoring of gaseous species in the past decade. TDLAS is a direct measurement technique for pollutants such as NOx without any interference from other species. Because of its superior spectral purity (~0.001 $cm^{-1}$), absorption linewidths with resolvable rotational structure can be studied in the mid infrared region where strong fundamental vibrational transitions of molecules appear. (omitted)
This work forcus on the development of gas sensor that measure the concentrations of exhaust gas using diode laser. Each diode laser for exhaust gas measurement is set to work at near-IR using both DA and WMS methods. Also use of fiber-coupled optical elements makes such a sensor rugged and easy to align. On-line data acquisition and processing can be performed with a PC running LabVIEW software, and absorption signals are measured simultaneously by multiplexing method. Finally, It were experimentally compared WMS (Wavelength Modulation Spectroscopy) with DA (Direct Absorption) for the accuracy.
This work forcus on the development of gas sensor that measure the concentrations of exhaust gas using diode laser, Each diode laser for exhaust gas measurement is set to work at near-IR using both DA and WMS methods. Also use of fiber-coupled optical elements makes such a sensor rugged and easy to align. The results showed that gas concentrations of $O_2$, CO, $CO_2$, NO are accurately measured within ${\pm}2%$ error. The application of WMS method increased the beam intensity 2-3 times higher than DA method. It were experimentally compared WMS (Wavelength Modulation Spectroscopy) with DA (Direct Absorption) for the accuracy.
Diode laser absorption sensors are advantageous because they may provide fast, sensitive, absolute, and selective measurements of species concentration. These systems are very attractive for practical applications owing to its compactness, resonable cost, robustness, and ease of use. In addition, diode lasers are fiber-optic compatible and thus enable simultaneous measurements of multiple species along a line-of-sight. Recent advances of room-temperature, near-IR and visible diode laser sources for telecommunication, optical data storage applications make it possible to be applied for combustion diagnostics based on diode laser absorption spectroscopy. Therefore, combined with fiber-optics and high sensitive detection strategies, compact and portable sensor systems are now appearing for variety of applications. The objectives of this research are to develope a new gas sensing system and to verify feasibility of this system. Wavelength and power characteristics as a function of injection current and temperature are experimentally found out. Direct absorption spectroscopy has been demonstrated in these experiments and has a bright prospect to this diode laser system.
The measurement accuracy of Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy based Tomography (TDLAST) for the temperature and concentration fields are dependant upon the arrangement method of the used laser beams. This paper reports on the optimization of laser beam arrangements using phantom data. It has been verified that the measurement error of the TDLAST decreased with increase of laser beam numbers. Further, it has been confirmed that perpendicular arrangements between the horizontal and the vertical laser beams without additional diagonal laser beams shows the minimum measurement errors.
반도체 레이저를 광원으로 사용하는 원자흡수분광 방법으로 금속증기의 증착 공정을 감시하는 연구를 수행하였다. 전자빔 가열 방식을 이용하여 gadolinium (Gd) 금속을 대량으로 증발시켰다. 파장 영역이 770-794 nm (중심파장 780 nm)인 반도체 레이저빔과 388-396 nm 영역의 제 2 고조파 빔을 진공용기에 입사시켜 증발되는 금속증기의 원자흡수 스펙트럼을 실시간으로 기록하였다. 흡수 스펙트럼을 분석하여 증기의 원자밀도를 구했다. 전자빔 출력을 변화시키면서 측정한 원자밀도를 수정 결정 모니터 장치를 사용하여 측정한 증착률과 비교하였다. 산업적으로 많이 사용되는 Ti 등의 증착 공정 감시에 이 실험에서 구현한 레이저 분광장치를 적용할 수 있다는 것을 제시하였다.
본 연구에서는 C-밴드와 L-밴드 파장(1525 nm-1625 nm)에서 파장 변화가 가능한 광섬유 링 레이저를 제작하고, 이를 이용하여 아세틸렌 분자 전이선에 대한 분광연구를 수행하였다. 제작된 광섬유 링 레이저는 공진기 내부에 FFP-TF(Fiber Fabry-Perot Tunable Filter)를 이용하여 약 102 nm(1510.4-1612.6 nm)의 범위에서 파장을 연속 가변할 수 있었다. 광섬유 링 레이저의 파장가변특성을 이용하여 C-밴드(1525-1565 nm)에서 흡수선이 많은 아세틸렌($^{13}$C$_2$H$_2$)분자에서 50개 이상의 전이선에 대하여 높은 신호대 잡음비를 갖는 흡수 스펙트럼을 측정하였다.
Pipe failure due to thermal fatigue and environmental regulations are increasing the importance of pipe monitoring systems in industrial plants. Since most pipe monitoring systems are focus on external crack inspected, it is necessary to temperature and concentration measuring monitoring system inside the pipe. These systems have spatial uncertainty due to sample inspection by one-point measurement. In addition, real-time measurement is not possible due to the limitation of time delay due to contact measurement. In this study, CT-TDLAS (Computed tomography-Tunable diode laser absorption spectroscopy) apply to overcome the limitations of existing methods. Lasers exhibiting an absorption response at a wavelength of 1395 nm were arranged in a lattice pattern on measuring cell. It showed that the inside of the pipe changed to an unstable combustion state over time.
산업현장의 대형 연소시스템 내부의 온도 및 농도를 실시간으로 정밀하게 계측하는 일은 그 규모 및 환경 조건으로 인해 사실상 어렵다. 현재 주로 사용되고 있는 열전대를 이용한 온도 계측은 점 측정 방식으로 대형 연소시스템 내부 광역 범위의 온도 분석에 적용하기에는 정밀성과 신뢰성이 낮으며, 접근성에 한계가 있다. 농도 분석 측면에서 대부분의 계측 방법은 샘플링 방식으로 실시간 측정이 어렵고 대표성에 한계가 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위한 방법으로, 레이저를 이용한 측정법이 지속적으로 개발되고 있다. 레이저 기반 측정법들은 선 평균 측정 방식으로 대표성과 정밀도가 뛰어나 대형 연소시스템 적용에 유리하다. 본 연구에서는 파장 가변형 레이저 흡수 분광법(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)을 통해 연소 시에 발생하는 수증기와 산소를 이용하여 실시간으로 온도 및 농도를 측정하였다. 측정 결과 연소시스템 내부 평균 온도는 1330℃, 평균 산소 농도는 3.3 %로 발전소 데이터와 비교하였을 때 유사한 경향성의 측정값을 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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