Pintaemittoivan VCSEL-diodin käyttö aallonpituusmodulaatiospektroskopiaan perustuvissa hapen konsentraation mittauksissa

Abstract

Teollisuuden sovelluksissa kaasun mittauslaitteilta vaaditaan suurta luotettavuutta sekä niiden huollontarve tulee olla minimaalista. Jatkuva-aikaisissa mittauksissa nämä vaatimuksetlunastaa viritettävän diodilaser-spektroskopian käyttö. Pienen kokonsa, vähäisten tehohäviöiden ja hyvien säätömahdollisuuksien ansiosta, VCSEL:t (vertical cavity surface emitting laser) ovat sopivia vaihtoehtoja valonlähteeksi mitattaessapäästökaasuja, tässä tapauksessa happea.

Työssä rakennettiin mittauslaitteisto, jota käytettiin hapen konsentraation määrittämiseen. Mittauslaitteistolla suoritettiin hapen pitoisuusmittauksia ja saatuja tuloksia verrattiin teoreettisen mallin antamien tulosten kesken. Mittaukset perustuvat toisen harmonisen signaalin havainnointiin. Lisäksi tarkasteltiin paineen ja lämpötilanvaikutusta mittaustuloksiin.

Gas monitors for industrial applications must have high reliability and require little maintenance. Monitors for in-situ measurements using tunable diode laser absorption spectroscopy, can meet these requirements. Because of its small size, low power dissipation and good tunebility characteristics, VCSELs are adapted light sources for usein measuring systems for trace gas, and in this case oxygen, detection.

Measuring equipment is assembled and it is used to measure the concentration of oxygen. The results of measurements and the theoretical model are compared. A description of using second harmonic detection in measurements is alsopresented. The influence of pressure and temperature on the results of measurements is also studied.