LGA-4100半导体激光气体分析仪用户手册

LGA-4100 FOCUSED PHOTONICS INC 半导体激光气体分析仪 用户手册

LGA-4100半导体激光气体分析仪 用户手册

FOCUSED PHOTONICS INC 阅 读 说 明

用户须知

非常感谢您选择使用本公司的LGA-4100半导体激光在线气体分析产品（以下简称：LGA-4100激光气体分析仪）。在使用本产品前，请仔细阅读本用户手册。本手册涵盖产品使用的各项重要信息及数据，用户必须严格遵守其规定，方可保证LGA-4100激光气体分析仪的正常运行。同时，相关信息可帮助用户正确使用该产品，并获得准确的分析结果，节省由咨询等服务产生的额外成本。

概况

本手册所介绍的产品在离厂前均经过严格的检验，以确保产品具有一流品质。同时为了保证其安全、优质的运行，获得正确的分析结果，用户必须严格按照制造商所述使用方法进行系统操作。另外，恰当的运输、仓储和安装及合理的操作和维护都有助于系统的安全和正常运行。

本手册详细介绍了正确使用LGA-4100激光气体分析仪的所有信息。它为受过专门培训或具有仪器操作控制相关知识（例如自动化技术）的技术人员提供了准确的使用参考。了解本手册所涉及的安全信息和警告信息，以及如何从技术上对错误进行修正，是对所述产品顺利进行“零危险”安装、试运转和安全运行、维护的先决条件。只有合格的、具有专业知识的操作人员才能正确理解本手册所提到的安全信息和警告信息，并将他们运用到实际操作当中去。

由于各种原因，该手册不可能对每一产品型号都进行细节性的描述，若用户需要进一步了解相关信息，或解决本手册涉及尚浅的问题，请与当地代理商联系并要求帮助解决。

注意和警示信息

本手册介绍了LGA-4100激光气体分析仪的具体应用，以及如何启动、操作和维护，可以指导用户正确地安装和操作LGA-4100激光气体分析仪，并对LGA-4100激光气体分析仪进行预防性的维护工作，以保障该系统的连续可靠运行。需特别指出的是，本手册中的注意和警示信息至关重要（在接下来的各个章节中被强调显示，并加有适当的图标），能有效地避免不恰当的操作。

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FOCUSED PHOTONICS INC 本手册所述产品的开发、制造、测试都把适当的安全标准放在首位。因此，如果用户按照本手册指导进行装配、核准使用和维护，可避免因操作不当而造成的常规使用中的财产损失和人身危害。

为确保用户在使用和维护本仪器时的人身安全，避免财产损失，在本手册中有相关注意和警示信息。此类信息以特定图标显示，并附有相应的解释文字，为避免不恰当的操作提供了合理建议。本手册所使用图标释意如下：

NOTE 注意标记和信息——表示在产品使用过程中需注意的重要信息，或本手册中需特别关注的部分。

WARNING

警示标记和信息——表示在产品使用中，若没有遵守适当的安全措施，将会造成仪器无法正确测量，特别严重的情况下，则可能会造成重大人身伤亡或财产损坏事故。 II

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FOCUSED PHOTONICS INC 供货和运输

具体装运要求依照订购合同上相应条款。

开箱时请认真阅读包装材料上的相应信息，确保开箱货物的完整与无损。请尽量保留产品外包装，以便在需要返退仪器时使用。

质保和维修

具体的质保要求依照订购合同上相应条款。

超出质保期的仪表本公司提供维修，只收取相应的材料成本费。

联系方式

地址：3272 Countryside Dr.San Mateo，CA 94403 电话：1-408-393-9185 传真：1-408-904-5373

E-MAIL：tech_support@fpi-inc.com 网址：www.fpi-inc.com

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FOCUSED PHOTONICS INC 目 录

阅 读 说 明 .......................................................................................................................................I 用户须知....................................................................................................................................... I 概况 .............................................................................................................................................. I 注意和警示信息 ........................................................................................................................... I 供货和运输................................................................................................................................. III 质保和维修................................................................................................................................. III 联系方式..................................................................................................................................... III 一、简介 .......................................................................................................................................... 1 1.1 概要 ........................................................................................................................................ 1 1.2 测量原理 ................................................................................................................................ 1

1.2.1 单线光谱技术 ......................................................................................................... 1 1.2.2 激光频率扫描技术 ................................................................................................. 2 1.2.3 谱线展宽自动修正技术 ......................................................................................... 2 1.3 系统组成 ................................................................................................................................ 2 1.4 系统特点 ................................................................................................................................ 3 1.5 系统指标 ................................................................................................................................ 3 1.6 激光产品安全分类及安全要求 ............................................................................................ 4 二、系统介绍 .................................................................................................................................. 6 2.1 基本组成 ................................................................................................................................ 6 2.2发射单元 ................................................................................................................................. 8 2.3接收单元 ................................................................................................................................. 8 2.4正压控制模块 ......................................................................................................................... 9 2.5吹扫单元 ............................................................................................................................... 10 三、现场安装 ................................................................................................................................ 11 3.1 准备 ...................................................................................................................................... 11

3.1.1 选择安装点 ........................................................................................................... 11 3.1.2焊接法兰的焊接 .................................................................................................... 12 3.2 安装、调节发射和接收单元 .............................................................................................. 12

3.2.1 安装仪器法兰 ....................................................................................................... 13 3.2.2 调节两仪器法兰的同轴性 ................................................................................... 13 3.2.3 安装发射、接收单元 ........................................................................................... 14 3.3 安装吹扫单元 ...................................................................................................................... 14 3.4 电气连接 .............................................................................................................................. 15 3.5仪器上电 ............................................................................................................................... 17 3.6 光路优化 .............................................................................................................................. 17 四、软件操作 ................................................................................................................................ 18 4.1 操作面板 .............................................................................................................................. 18 4.2 工作模式 .............................................................................................................................. 18

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FOCUSED PHOTONICS INC 4.2.1 启动模式 ............................................................................................................... 19 4.2.2 正常模式 ............................................................................................................... 19 4.2.3 故障模式 ............................................................................................................... 20 4.3 系统菜单结构 ...................................................................................................................... 20 4.4数字软键盘的操作 ............................................................................................................... 21 4.5输入方式选择方法 ............................................................................................................... 23 4.6 主显示界面 .......................................................................................................................... 23 4.7主设置界面 ........................................................................................................................... 25 4.8在线测量 ............................................................................................................................... 26 4.9 离线标定 .............................................................................................................................. 28

4.9.1 调整零点子选项 ................................................................................................... 28 4.9.2 标定预览子选项 ................................................................................................... 29 4.9.3标定光程、标定温度、标定压力子选项 ............................................................ 30 4.10吹扫补偿 ............................................................................................................................. 30

4.10.1吹扫补偿模块调整零点 ...................................................................................... 31 4.10.2吹扫补偿模块标定预览 ...................................................................................... 31 4.11语言选择 ............................................................................................................................. 32 4.12密码修改 ............................................................................................................................. 32 4.13软件升级 ............................................................................................................................. 33 4.14辅助设置 ............................................................................................................................. 34 4.15报警码查询界面 ................................................................................................................. 36

4.15.1报警界面 .............................................................................................................. 36 4.15.2报警码查询 .......................................................................................................... 36 五、报警信息 ................................................................................................................................ 38 5.1 继电器报警 .......................................................................................................................... 38 5.2 (4-20)MA模拟输出 .............................................................................................................. 39 5.3 LCD报警信息显示 .............................................................................................................. 39 六、维护和标定 ............................................................................................................................ 44 6.1 维护 ...................................................................................................................................... 44

6.1.1 清洁光学视窗 ....................................................................................................... 44 6.1.2 优化测量光路 ....................................................................................................... 45 6.2标定....................................................................................................................................... 46

6.2.1 标定步骤 ............................................................................................................... 47 七、LGA产品扩展通讯功能 ....................................................................................................... 49

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FOCUSED PHOTONICS INC 一、简介

1.1 概要

LGA-4100激光气体分析仪能够在各种高温、高粉尘、高腐蚀等恶劣的环境下进行现场在线的气体浓度测量。

本手册对LGA-4100激光气体分析仪的安装、调试、操作和维护等内容作了详细的说明，同时也阐述了LGA-4100激光气体分析仪的测量原理、系统构成和性能特点。

1.2 测量原理

LGA-4100激光气体分析仪是基于半导体激光吸收光谱（DLAS，Diode-laser Absorption Spectroscopy）气体分析测量技术的革新，能有效解决传统的气体分析技术中存在的诸多问题。

半导体激光吸收光谱（DLAS）技术利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理来测量气体浓度。由半导体激光器发射出特定波长的激光束（仅能被被测气体吸收），穿过被测气体时，激光强度的衰减与被测气体的浓度成一定的函数关系，因此，通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。

1.2.1 单线光谱技术

“单线光谱”测量技术利用激光的光谱比较窄、远小于被测气体的吸收谱线的特性，选择某一位于特定波长的吸收光谱线，使得在所选吸收谱线波长附近无测量环境中其它气体组分的吸收谱线，从而避免了这些背景气体组分对该被测气体的交叉吸收干涉，图1.1是“单线光谱”测量原理图。

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图1.1 “单线光谱”测量原理图

1.2.2 激光频率扫描技术

LGA-4100激光气体分析仪通过调制激光频率使之周期性地扫描过被测气体吸收谱线，激光频率的扫描范围被设置成大于被测气体吸收谱线的宽度，从而在一次频率扫描范围中包含有不被气体吸收谱线衰减的图1.1中的“Ⅰ”区和被气体吸收谱线衰减的“Ⅱ”区。从“Ⅰ”区得到的测量信号可以获得粉尘和视窗的透光率Td，从“Ⅱ”区得到的测量信号可以获得粉尘和视窗以及被测气体的总透光率Tgd=Td*Tg。因此，LGA-4100激光气体分析仪通过在一个激光频率扫描周期内对“Ⅰ”、“Ⅱ”两区的同时测量可以准确获得被测气体的透光率Tg=Tgd/Td，从而自动修正粉尘和视窗污染产生的光强衰减对气体测量浓度的影响。

1.2.3 谱线展宽自动修正技术

在气体温度和压力发生变化时，被测气体谱线的展宽及高度会发生相应的变化，从而影响测量的准确性。通过输入(4-20)mA方式的温度和压力信号，LGA-4100激光气体分析仪能自动修正温度和压力变化对气体浓度测量的影响，从而保证了测量数据的精确性。

1.3 系统组成

LGA-4100激光气体分析仪由激光发射、光电传感和分析模块等构成，如图1.2所示。由激光发射模块发出的激光束穿过被测烟道（或管道）,被安装在直径相对方向上的光电传感模块中的探测器接收，分析控制模块对获得的测量信号进行数据采集和分析，得到被测气体浓度。在扫描激光波长时，由光电传感模块探测到的激光透过率将发生变化，且此变化仅

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FOCUSED PHOTONICS INC 仅是来自于激光器与光电传感模块之间光通道内被测气体分子对激光强度的衰减。光强度的衰减与探测光程之间的被测气体含量成正比。因此，通过测量激光强度衰减可以分析获得被测气体的浓度。

图1.2 基于半导体激光吸收光谱（DLAS）测量技术系统组成示意图

1.4 系统特点

LGA-4100激光气体分析仪由于采用了半导体激光吸收光谱（DLAS）技术，从根本上解决了采样预处理带来诸如响应滞后、维护频繁、易堵易漏、易损件多和运行费用高等各种问题，并具有如下特点：

? 原位测量，检测灵敏度高，响应速度快； ? 一体化设计，结构紧凑，可靠性高； ? 模块化设计，可现场更换所有功能模块； ? 智能化程度高，操作、维护方便。

1.5 系统指标

为了方便用户进行产品选型，以下列出了LGA-4100激光气体分析仪的一些重要技术参数。

表1.1 LGA-4100激光气体分析仪规格和技术参数表

测量原理和技术

可调制半导体激光吸收光谱（TDLAS，Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy） 光通道长度 <15米 3

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FOCUSED PHOTONICS INC 技术指标 响应时间 线性误差 量程漂移 维护周期 标定周期 防护等级 防爆等级 模拟量输出 <1秒 ??1%测量范围 ?1%测量范围 <2次/年，清洁光学视窗（无消耗品需要） <2次/年 IP65 ExpxmdⅡCT5 2路(4-20)mA电流（隔离、最大负载500?） 2路(4-20)mA电流（温度、压力补偿） RS485/RS232/Bluetooth/GPRS 3路输出（规格：24V，1A） 24VDC（可选220VAC），<20W (0.3-0.8)MPa工业氮气、净化仪表空气等 -30℃—60℃ 原位安装或旁路安装 接口信号 工作条件 安装 模拟量输入 数字输出 继电器输出 电源 吹扫气体 环境温度 安装方式 表1.2 LGA-4100激光气体分析仪常规气体测量种类及指标

种类 O2 CO2 H2S HCL NH3 C2H2 测量下限 测量范围 种类 CO 测量下限 0.03 ppm 0.01 ppm 0.2 ppm 1.0 ppm 测量范围 0.01%Vol. (0-1)%Vol., (0-100)%Vol. 20 ppm 2 ppm 0.01 ppm 0.1 ppm 0.1 ppm 40 ppm (0-8000)ppm,(0-100)%Vol. (0-3)ppm, (0-70)%Vol. (0-1)ppm, (0-10000) ppm (0-20)ppm，(0-1)%Vol. (0-2000)ppm,(0-100)%Vol. H2O (0-200) ppm, (0-30)%Vol. (0-7) ppm, (0-8000 )ppm (0-10) ppm, (0-1)%Vol. (0-10) ppm, (0-70)%Vol. HF HCN CH4 C2H4 10 ppm (0-200)ppm, (0-10)%Vol. (0-100)ppm, (0-70)%Vol. 1.6 激光产品安全分类及安全要求

LGA-4100激光气体分析仪为嵌装式激光产品（Embedded Laser Product）。在设计上充分考虑到操作者的使用安全，通过各种防护罩降低人员接近激光辐射水平。按照GB 7247.1－2001（idt IEC 60825-1:1993）标准，本产品在正常使用情况下为1类激光产品（也即在合理可预见的工作条件下是安全的激光产品）。但是，部分LGA-4100激光气体分析产品内含3A类激光器件，为保证操作者的人身安全，不要擅自打开本产品的任何部件（发射单元和接收单元），除非在本手册中明确列出该操作步骤或在当地代理商的专业技术人员的指导下进行该操作。

操作任何激光产品均须小心谨慎，确保安全。下面列出使用LGA-4100激光气体分析

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d6sg.html