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tdlas 二次谐波原理
TDLAS（可调谐二极管激光吸收光谱技术）是一种利用可调谐激光器的窄线宽和激光波长随电流和温度的改变而变化的特性，实现分子的吸收线精准测量的技术。
它结合波长调制技术和锁相放大器，提取与气体浓度有关的谐波信号。
在提取的谐波信号中，偶次谐波的峰值位于吸收线中心位置，信号输出较大，且低次谐波幅值明显大于高次谐波幅值，因此一般采用二次谐波信号反演气体浓度。
TDLAS的二次谐波原理基于气体分子对激光的吸收和散射效应。
当强度为
I0的一束光穿过一定浓度的某种气体的吸收池时，气体分子会对光进行吸收，导致透射光强It减小。
根据Lambert-Beer定律，透射光强It与原始入射
光强I0、气体吸收后的透射光强、气体在频率v处的吸收截面、气体浓度以及气体吸收的光程长度有关。
通过测量透射光强It和原始入射光强I0，可
以计算出气体的浓度。
TDLAS技术具有高灵敏度、高精度和高选择性的优点，被广泛应用于气体
浓度的测量和气体成分的分析。
通过调整激光器的波长和调制频率，可以实现对不同气体成分的测量和分析。
tdlas 可调谐半导体激光器吸收光谱学
TDLAS（可调谐半导体激光吸收光谱学）是一种利用可调谐半导体激光器的窄线宽和波长随注入电流改变的特性，实现对分子的单个或几个距离很近很难分辨的吸收线进行测量的技术。
其原理是可调谐半导体激光器在驱动电流的调制下，发射出特定波长的激光，随着注入周期性电流的调制，激光波长产生周期性变化，使激光中心波长调节到待测气体的吸收谱线，发生选择性吸收，再利用经过气体吸收得到的光谱强度信号反演出待测气体的浓度。
TDLAS具有高灵敏度、实时、动态、多组分同时测量的优点，因此被广泛应用于气体分析、环境监测、化学和生物医学等领域。
tdlas常用波长范围摘要：1.简介2.tdlas 的波长范围3.波长选择的影响因素4.实际应用中的波长选择5.总结正文：1.简介TDLAS（调谐二极管激光吸收光谱）是一种非破坏性、高灵敏度的气体检测技术。
在实际应用中，根据不同的气体种类和检测要求，选择合适的波长是非常重要的。
本文将介绍TDLAS 常用的波长范围以及波长选择的影响因素。
2.tdlas 的波长范围TDLAS 的波长范围很广，覆盖了从红外到紫外光谱区域。
一般来说，常用的波长范围可以分为以下几个部分：- 红外波段（波长在1 微米以上）：主要用于检测CO2、CH4、N2O 等温室气体。
- 近红外波段（波长在0.9-1 微米之间）：用于检测O2、N2、Ar 等常见气体。
- 中红外波段（波长在3-5 微米之间）：用于检测NOx、SO2 等有害气体。
- 远红外波段（波长在8-14 微米之间）：用于检测CO、H2S 等有毒气体。
3.波长选择的影响因素波长选择对TDLAS 检测效果的影响因素主要包括：- 气体吸收特性：不同气体在不同的波长上有不同的吸收特性。
选择具有较强吸收峰的波长可以提高检测灵敏度。
- 背景干扰：在实际应用中，可能会受到其他气体或环境因素的干扰。
选择合适的波长可以降低背景干扰，提高检测准确性。
- 仪器性能：不同波长的激光器及其探测器性能可能有所差异。
根据仪器性能选择合适的波长，可以提高整体检测系统的性能。
4.实际应用中的波长选择在实际应用中，波长选择需要综合考虑上述因素。
例如，在温室气体检测中，由于CO2 在1.6 微米附近具有较强的吸收峰，因此可以选择这个波长进行检测。
而在检测NOx 等有害气体时，可以选择在4.5 微米附近进行检测，因为这个波长下NOx 的吸收峰较强，同时背景干扰较低。
5.总结TDLAS 的波长选择是一个复杂的过程，需要根据具体应用场景综合考虑气体吸收特性、背景干扰和仪器性能等因素。
TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy）是一种可调谐半导体激光吸收光谱技术，可以用于测量甲烷气体。
通过使用TDLAS技术，可以获得甲烷气体的光谱信息，进而分析其浓度和成分。
在TDLAS技术中，可调谐半导体激光器的波长被调谐到特定频率，与甲烷气体分子吸收光谱的频率相匹配。
当激光器发出的光束通过甲烷气体时，气体分子会吸收光束中的能量，导致光强衰减。
通过测量光强的衰减程度，可以确定甲烷气体的浓度。
此外，通过测量不同波长下的光强衰减程度，可以获得甲烷气体分子的吸收光谱。
吸收光谱可以反映出气体分子的结构和性质，进而分析气体的成分和组成。
总之，TDLAS技术是一种高灵敏度、高选择性的气体分析技术，可以用于测量甲烷气体并获得其光谱信息。
这些信息可以用于分析气体的成分和组成，以及监测气体的浓度和分布情况。
基于光纤传感器的气体检测技术研究近年来，气体检测技术在工业生产、环境保护和安全防护等领域发挥着重要作用。
随着光纤传感器技术的不断发展，基于光纤传感器的气体检测技术逐渐崭露头角。
本文将就基于光纤传感器的气体检测技术的原理、应用和发展趋势进行详细探讨。
一、基于光纤传感器的气体检测技术原理基于光纤传感器的气体检测技术是利用光纤作为传感器的感知元件，通过测量光的传输特性来检测气体浓度的一种技术。
其中，最常用且最简单的是基于吸附效应的光纤传感器。
这种传感器通过在光纤表面吸附目标气体，改变光纤的传输特性，从而实现对气体浓度的检测。
二、基于光纤传感器的气体检测技术应用1. 工业生产领域基于光纤传感器的气体检测技术在工业生产领域广泛应用，如化学工业、石油化工、电力等行业。
这种技术可以实时监测和控制空气中有害气体的浓度，提前发现潜在的危险，确保生产环境的安全。
2. 环境保护领域光纤传感器的气体检测技术也在环境保护领域起到重要作用。
例如，对于大气中的空气污染物，可以使用光纤传感器检测其浓度变化，实时监测环境质量，为环境治理和改善提供科学依据。
3. 安全防护领域基于光纤传感器的气体检测技术在安全防护领域应用广泛。
例如，在煤矿等有爆炸危险的地方，可以利用光纤传感器实时监测瓦斯等有害气体的浓度，及时预警并采取措施保障矿工的生命安全。
三、基于光纤传感器的气体检测技术的发展趋势1. 多元化检测未来，基于光纤传感器的气体检测技术将朝着多元化方向发展。
不仅可以检测单一气体的浓度，还可以同时检测多种气体的浓度，并实现对气体组分的精确分析。
2. 远程监测随着通信技术的进步，基于光纤传感器的气体检测技术将不再局限于局域网内的监测，而是可以实现远程监测。
通过互联网技术，可以远程接入光纤传感器，实时监测目标气体浓度，提高监测的灵活性和实用性。
3. 快速响应基于光纤传感器的气体检测技术在实时性上仍有提升空间。
未来，随着传感器技术的进步，传感器将变得更加灵敏，能够更快速地响应气体浓度的变化，提高检测的准确性和可靠性。
光纤气体传感器原理
光纤气体传感器是一种基于光学原理进行气体测量的传感器。
其原理是利用气体对光的吸收特性来测量目标气体的浓度。
光纤气体传感器的传感元件一般由光源、光纤、气体传感层和光学探测器组成。
光源发出的光经导光纤传输到气体传感层，在该层中，目标气体会吸收或散射一部分光，被吸收或散射的光经光纤传回光学探测器进行检测。
气体传感层通常包括感光材料和滤波层。
感光材料可以是具有吸收特性的气敏材料或光学薄膜，其对目标气体有选择性的吸收。
滤波层用于选择光源发出的特定波长的光进入感光材料，以增强传感器的测量灵敏度和选择性。
光学探测器一般是光电二极管或光电倍增管。
当被吸收或散射的光进入光学探测器后，其会产生与光强相关的电信号。
通过测量这些电信号的强度，可以推导出目标气体的浓度。
为了提高测量的准确性和稳定性，光纤气体传感器还会配备相应的电路和信号处理系统。
这些系统能够校正光源和光学探测器的非线性特性和温度漂移，并通过算法对原始数据进行处理，得到可靠的气体浓度结果。
光纤气体传感器具有结构简单、响应速度快、抗干扰能力强等优点，适用于各种气体浓度的测量。
在环境监测、工业生产和安全检测等领域有着重要的应用价值。
基于TDLAS技术的甲烷气体泄露成像检测概述甲烷是一种常见的温室气体，对全球气候变化有着重要影响。
而甲烷泄露可能导致爆炸、火灾等安全事故，因此对甲烷气体泄露进行快速、准确的检测显得尤为重要。
本文主要介绍了一种基于TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy）技术的甲烷气体泄露成像检测方法。
TDLAS技术基本原理TDLAS技术利用可调谐二极管激光器（TDL）作为光源发出一束精确波长的激光光束，并通过光谱吸纳测量样品中特定气体的浓度。
依据不同气体对特定波长激光的吸纳程度，可以得到气体的浓度信息。
TDLAS技术具有高区分率、灵敏度高、反应迅速等优点，特殊适合用于气体泄露检测。
甲烷气体泄露成像检测方法甲烷气体泄露成像检测方法基于TDLAS技术，通过对泄露空间进行扫描，得到到泄露区域甲烷浓度的空间分布信息。
该方法主要包括以下几个步骤：1. 系统搭建：搭建甲烷气体泄露成像检测系统，包括TDL激光器、光谱分析仪、样品接收器等。
2. 成像扫描：将TDL激光器与光谱分析仪进行毗连，激光器发出特定波长的激光光束，经过样品接收器接收并转化为电信号。
光谱分析仪对接收到的信号进行处理，并得到各个位置的甲烷浓度。
3. 数据处理：将得到的甲烷浓度数据进行处理，生成泄露区域的浓度分布图。
可以利用图像处理算法进行降噪和增强处理，提高成像效果。
4. 报警与定位：依据甲烷浓度分布图，进行趋势分析和异常检测，当浓度超过安全阈值时，自动报警并提供泄露位置的定位信息，以便进行紧急处理。
优势与应用方法具有以下优势：1. 高灵敏度：TDLAS技术具有高灵敏度，能够对低浓度的甲烷进行精确检测。
2. 快速反应：TDLAS技术响应速度快，可以实时监测甲烷泄露状况，提高安全性。
3. 空间成像：通过扫描泄露空间，可以得到甲烷浓度的空间分布信息，便于分析和定位泄露源。
方法在以下领域具有广泛应用前景：1. 工业安全：在石油化工、自然气等工业领域，准时发现和处理甲烷泄露，可以有效预防火灾和爆炸事故的发生。
TDLAS 气体监测仪使用说明本套设备包含硬件与软件两局部，硬件有：、反射器；软件有：LasIRView DataView DataReview 各软件功能：LasIRView：导入、设置参数Dataview：实时观看数据变化DataReview：〔1〕导出数据（2）转换文件（3）查看曲线本使用说明分为两局部，前期预备与软件操作。
前期预备：1、组装三脚架，把放到三脚架上，调平至水准泡居中。
确定反射器的位置，使反射器在目镜的视野范围内。
2、连接电源与激光掌握开关。
激光与电源位置如以下图：3、用网线〔红色〕将连接到电脑上。
如以下图所示：4、安装软件LasIRView DataView DataReview5、更改IP 网上邻居TCP/IP 协议本台IP 地址为192.168.1.192，输入IP 地址时末位数要保持跟的地址不同。
本台的IP 地址末尾数是192，在输入IP 时可输入190。
只需填IP 地址与子网掩码，其他可不填。
可依据以下图填写：3、设置区域和语言掌握面板区域和语言选项只需将区域选项中标准与格式一栏选择英语〔美国〕，位置选择中国。
其他选项如语言和高级可不设置，这不影响软件正常运行。
如以下图显示：软件操作1、LasIRView运行LasIRView。
点击开头程序LasIRView，软件界面如以下图所示：点击File log on ，会消灭Password 对话框，直接点击OK。
更改 IP本台的 IP 地址为〔192.168.1.192〕，每台对应唯一的 IP 地址，进展软件操作时 IP 地址应与全都。
IP 位置在软件界面的右上角，图中红线标明的位置。
后点击 Run。
改距离距离的数值为到反射器间长度的二倍，更改时 Telescope Scan状态设为Off。
参数输入File Open Saved Configuration 输入参照参数。
参数输入后，界面右边 Signal 与 Reference 会消灭两条吸取曲线，如以下图所示：两条曲线光滑且趋于稳定，吸取峰大约在同一位置，Status 项显示 Normal。
tdlas原理嗨，小伙伴们！今天咱们来聊聊一个超级酷的东西——TDLAS，这名字听起来是不是有点神秘兮兮的？其实呀，它的原理就像一场超级有趣的捉迷藏游戏呢。
TDLAS呢，全名叫可调谐二极管激光吸收光谱技术。
咱先从激光说起吧。
激光就像是一群特别听话的小光精灵，它们排着整齐的队伍，朝着一个方向前进。
这些小光精灵啊，有着特定的频率，就像它们每个人都有自己独特的歌声一样。
那在TDLAS里呢，这个激光要去和气体分子打交道啦。
气体分子就像是一群调皮的小捣蛋鬼，在空气中自由自在地晃悠着。
当激光小光精灵们穿过这些气体分子的时候啊，就会发生好玩的事情。
如果这个激光的频率和气体分子能够对上号，就像是找到了知音一样，气体分子就会吸收激光的能量。
这就好比你听到了一首特别对胃口的歌，忍不住跟着哼唱起来，然后就消耗了自己的一点小能量呢。
那怎么知道气体分子吸收了多少能量呢？这时候就需要一些聪明的小设备啦。
我们可以通过检测激光在穿过气体前后的强度变化。
就像是你给一群小馋猫分糖果，你先数了数手里有多少颗糖，然后把糖分给小馋猫们，再看看自己手里还剩多少糖，这样就能知道小馋猫们吃了多少啦。
对于TDLAS来说，激光强度的变化就告诉我们气体分子吸收了多少能量。
不同的气体分子啊，就像不同口味的小馋猫，它们喜欢吸收的激光频率是不一样的。
有的气体分子喜欢高音调的“歌曲”，也就是高频率的激光；有的呢，就喜欢低音调的。
所以我们可以通过调整激光的频率，就像调整收音机的频道一样，去找到不同气体分子的“最爱频率”。
一旦找到了这个频率，我们就能准确地知道这种气体分子在这个环境里有多少啦。
你看啊，这整个过程就像是一场充满惊喜的探索之旅。
激光小光精灵们勇敢地在气体分子的世界里闯荡，通过它们之间独特的互动，我们就能探测到那些看不见摸不着的气体。
这在很多地方都超级有用呢。
比如说在环境监测里，如果有一些有害气体偷偷跑出来了，TDLAS就能像一个敏锐的小侦探一样，发现它们的踪迹。
光纤气体传感器综述光纤气体传感器是一种基于光学原理的传感器，它通过光纤的传输特性来检测气体的浓度、压力、温度等参数。
相比传统的电气传感器，光纤气体传感器具有更高的灵敏度、更广的测量范围和更好的抗干扰能力，因此在环境监测、工业生产、医疗诊断等领域得到了广泛应用。
光纤气体传感器的工作原理是利用光纤的传输特性来检测气体的浓度、压力、温度等参数。
当光线通过光纤时，会受到气体的吸收和散射，从而改变光线的强度和频率。
通过测量光线的强度和频率变化，就可以确定气体的浓度、压力、温度等参数。
光纤气体传感器的优点主要有以下几点：1. 高灵敏度：光纤气体传感器可以检测非常微小的气体浓度变化，因此具有非常高的灵敏度。
2. 宽测量范围：光纤气体传感器可以测量非常广泛的气体浓度范围，从几个ppm到几百ppm甚至更高。
3. 抗干扰能力强：光纤气体传感器可以抵抗电磁干扰、温度变化、湿度变化等干扰因素，因此具有非常好的抗干扰能力。
4. 可靠性高：光纤气体传感器具有非常高的可靠性和稳定性，可以长期稳定地工作。
5. 体积小、重量轻：光纤气体传感器体积小、重量轻，可以方便地集成到各种设备中。
光纤气体传感器的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 环境监测：光纤气体传感器可以用于检测空气中的有害气体浓度，如二氧化碳、一氧化碳、甲醛等，可以用于室内空气质量监测、工业废气排放监测等。
2. 工业生产：光纤气体传感器可以用于检测工业生产过程中的气体浓度、压力、温度等参数，可以用于化工、石油、冶金等行业的生产过程监测。
3. 医疗诊断：光纤气体传感器可以用于检测人体呼出气体中的成分，可以用于呼吸道疾病的诊断、肺癌的早期筛查等。
4. 安防监控：光纤气体传感器可以用于检测燃气泄漏、火灾等安全隐患，可以用于建筑物、地铁、隧道等场所的安防监控。
总之，光纤气体传感器具有非常广泛的应用前景，可以为环境保护、工业生产、医疗诊断、安防监控等领域提供有效的解决方案。
常用气体检测技术比较 气体检测仪从检测机理上可分为热催化、光干涉、气敏半导体、电化学、红外吸收等几大类，其中市场以热催化组件为主导。 名称 原理 适用气体 优点 缺点 发展状况
半导体式气体检测
一定温度下，电导率随着环境气体成份的变化而变化 甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸等 成本低廉，适宜于民用气体检测的需求。
稳定性较差，受环境影响较大；尤其，每一种传感器的选择性都不是唯一的，输出参数也不能确定。不宜应用于计量准确要求的场所。 目前这种传感器的主要供应商在日本（发明者），其次是中国，其他国家如美国在这方面也有相当的工作，但是始终没有汇入主流。中国在这个领域投入的人力和时间都不亚于日本，但是多年来我国市场的半导体式气体传感器性能质量都远逊于日本产品。
催化燃烧式气体检测
在白金电阻的表面制备耐高温的催化剂层，在一定的温度下，可燃性气体在其表面催化燃烧，温度升高，电阻变化值是可燃性气体浓度的函数。 选择性地检测可燃性气体：凡是可以燃烧的，都能够检测；凡是不能燃烧的，传感器都没有任何响应。 计量准确，响应快速，寿命较长。传感器的输出与环境的爆炸危险直接相关，在安全检测领域是一类主导地位的传感器。 在可燃性气体范围内，无选择性。暗火工作，有引燃爆炸的危险。大部分元素有机蒸汽对传感器都有中毒作用。
目前这种传感器的主要供应商在中国、日本、英国（发明国）。目前中国是这种传感器的最大用户（煤矿），也拥有最佳的传感器生产技术。
热导池式气体检测
每一种气体，都有自己特定的热导率，当两个和多个气体的热导率差别较大时，可以利用热导元件，分辨其中一个组分的含量。
可应用范围较窄。 - 可应用范围较窄，限制因素较多。 这是一种老式产品，全世界各地都有制造商。产品质量全世界大同小异。
电化学式气体检测
相当一部分的可燃性的、有毒有害的气体有电化学活性，可以被电化学氧化或者还原，利用这些反应，可以分辨气体成份、例如氧气、二氧化硫、氯气、氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼等气体。 电化学气体传感器分很多子类：如原电池型气体传感器、恒定电位电解池型气体传感器、浓差电池型气体传电化学传感器的寿命只有一年左右，最长不过两年。 目前这种传感器的主要供应商遍布全世界，主要在德国、日本、美国，最近新加入几个欧洲供应商：英国、瑞士等。中国在这个领域起步很早，但是产业化进程效果不佳。 检测气体浓度。 感器、极限电流型气体传感器等。可根据实际需要选择不同的检测仪。
红外线气体检测
大部分的气体在中红外区都有特征吸收峰，检测特征吸收峰位置的吸收情况，就可以确定某气体的浓度。 这种传感器成功的用于：二氧化碳、甲烷的检测。 使用无需调制光源的红外探测器使得仪器完全没有机械运动部件，完全实现免维护化。红外线气体传感器可以有效地分辨气体的种类，准确测定气体浓度。 - 目前这种“传感器”的供应商在欧洲。中国在这一领域目前是“半”空白。
磁性氧气检测
利用空气中的氧气可以被强磁场吸引的原理制备。 只能用于氧气的检测，选择性极好。 大气环境中只有氮氧化物能够产生微小的影响，但是由于这些干扰气体的含量往往很少，所以，磁氧分析技术的选择性几乎是唯一的。 检测气体单一 老牌工业产品，全世界各地都有制造商。
光干涉瓦检
利用光在不同空气中的折射率不同的光学原理,通过测量不同瓦斯含量的空气与不含瓦斯空气的折射率的变化来确定瓦斯浓度。 仪器携带方便,使用和维护简单,安全可靠。能够由人为控制操作,测点选取可根据操作者的判断,对可疑点进行测定,测点活动性太强;不存在仪器中毒、失效或高浓度甲烷激活问题;测量范围大,具有足够的精受温度影响较大。 当前,我国煤矿普遍采用光干涉式瓦斯检测器,基于其诸多优点,在井下得到广泛采用。但《煤矿安全规程》规定,现煤矿普遍使用的光干涉式甲烷测定器凡新制造、使用中和维修后的必须强制检定和校准。 度。 可调谐二极管激光吸收检测
原理与传统红外光谱技术相同，本质上是一种吸收光谱技术，通过分析测量光束被气体的选择吸收获得气体浓度。 广泛应用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测。 恶劣环境适应能力强；克服了背景气体、粉尘的吸收干扰，测量精度高；不需采样预处理系统，节省了样气预处理的时间和样气在管道内的传输时间，响应速度快，可实现工业过程实时在线管理。 影响系统因素复杂，有较大的改进余地。
基本理论已经比较成熟，并得到广泛的应用，但是由于影响系统性能的因素复杂，仍有很大的改进余地。为此，欧美国家进行了大量的研究，我国TDLAS 相关研究已经取得一定的成绩。
主要气体检测技术性能比较 名称 原理 精度 零漂 稳定性 选择性 校正周期 寿命 价格 使用面 光干涉 利用折射率不同 中 -- 好 好 -- -- 中 中
气敏半导体 气体吸附 差 大 差 差 -- -- 低 小
热催化 热效应 好 中 中 差 1周 6个月 中 广
电化学 化学反应 好 小 好 中 短 -- 高 小
红外吸收 气体吸收 好 小 好 好 自校正 长 高 小
气相色谱法 分离分析污染气体 好 -- 好 高 -- -- -- --
接触燃烧器气敏法 燃烧温度变化引起电阻变化 好 大 中 中 短 1年 低 广 Beer-Lambert定律 Beer-Lambert定律描述，电磁辐射与原子和分子间的相互作用是光谱遥感探测污染物成分以及特性的基础，根据环境中痕量气体成分在紫外、可见和红外光谱的特征吸收性质来反演其浓度。可调谐二极管激光光谱吸收技术作为光学遥感方法的一种，是用几百米到几公里，甚至更长的光程代替了传统试验室中的取样池，采用检测激光光束的透射谱，即使光束从待测气体的一侧入射通过污染气体，在另一端出射用探测器接收的方法。发射器与接收器间的距离确定了光程(大气的折射率近似为1.0)，测量原理基于Beer-Lambert定律。
在Beer-Lambert定律中，一些基本概念如下：
透射率（纵坐标--透射光谱）：0()()100%()ITI 吸光度（纵坐标--吸光光谱）：1()()lgIA 波长和波数的关系：波长（um）波数（1cm）=10000 0()()exp(())IICL
其中，()I为为透射光谱强度;0()I为激光的初始强度;()则表示在波长入处的分子吸收系数，C即为吸收物质的浓度，L为总的光程。 进一步，根据实际应用要求，将上面的公式改进为：
0()()exp(()())IIPSTCL
其中，()ST为谱线的线强度，只与温度有关，单位(cm-2Mpa)，可以运用HITRAN数据库直接进行计算得出;P为气体的总压，单位Mpa;()为线性函数，表示被测吸收谱线的性质与温度、压强和气体的种类等有关。
可调谐二极管激光吸收检测技术 可调谐二极管激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy TDLAS)是一种吸收光谱技术，通过分析测量光束被气体的选择吸收获得气体浓度。具体来说，半导体激光器发射出特定波长的激光束穿过被测气体时，被测气体对激光束进行吸收导致激光强度产生衰减，激光强度的衰减程度与被测气体含量成正比，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。分布反馈（DFB）激光器的波长可以被温度和电流调谐，一般用温度调谐把激光器的波长稳定在气体吸收峰附近，再用电流调谐方法使激光器的波长扫描气体吸收峰。
近年来可调谐半导体激光器在气体分析中逐渐成熟起来，其单线光谱分析技术具有许多独特的优点。与传统红外光谱技术相比，TDLAS气体分析技术的特点是所采用的半导体激光光源的光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽。例如半导体分布反馈激光器（DFB-LD）的光谱线宽（<10MHz），远小于气体吸收线宽（几十MHz~几百MHz）。因此采用单模激光器的TDLAS技术具有非常高的光谱分辨率，可以对气体吸收谱的某一特定谱线进行分析，获得被测气体浓度（常被称为单线光谱分析技术）。TDLAS 技术的特点主要表现为：恶劣环境适应能力强；克服了背景气体、粉尘的吸收干扰，测量精度高；不需采样预处理系统，节省了样气预处理的时间和样气在管道内的传输时间，响应速度快，可实现工业过程实时在线管理。九十年代后，由于光通讯发展的需要，半导体激光器和光纤元件发展迅速，性能大大提高，室温工作、长寿命（>50,000 小时）、单模特性和较宽波长范围的半导体激光器被大量地生产出来并投入市场，一些高灵敏度的光谱技术如频率调制(frequency modulation spectroscopy)衰荡腔（cavity ring down spectroscopy）等也逐渐成熟，TDLAS 技术开始被较多地应用于科学和工程研究，国内外多家机构利用它研究气体分析。
频率调制光谱吸收法 随着DFB激光器（Distributed Feedback Laser）的研制成功，频率调制光谱技术开始受到人们的广泛关注。1990年，H.Tai和K.Yamamoto等人基于谐波检测方法，利用DFB激光器对1665.4nm处的瓦斯气体吸收峰进行了检测，由于DFB激光器的带宽很窄，有效光功率很高，从而使系统的检测灵敏度达到20ppm。受到温度漂移、噪声等因素的影响，DFB激光器输出光的中心频率很难精确锁定在气体光谱吸收峰的位置。此外，光路中各端面的反射和散射会产生干涉信号，造成检测精度和灵敏度的下降。为消除这些影响，1998年，G.Stewart等人提出了基于频率调制的气体检测方法，对气体的光谱吸收线进行扫描，得到了与气体浓度有关的高次谐波，检测灵敏度达到1ppm。DFB激光器输出光频率的调制可以通过调节温度或注入电流来实现。最方便的方法是调制DFB激光器的注入电流，然而电流调制也会引起DFB激光器输出光功率的变化，这意味着，即使DFB激光器输出光的中心频率和气体的光谱吸收峰对准，一次谐波也不为零（图2-1）。
