激光顶空分析实际工业应用的可行性

发布时间：2023-06-08来源：上海锦川机电技术有限公司

激光顶空分析实际工业应用的可行性

除了传统的基于电化学和氧化锆氧传感原理的顶空气体分析仪，市场上出现基于激光氧传感技术的顶空气体分析仪，其最大的卖点是非破坏式，可实现实时在线检测。

精度

Lighthouse是家美国激光顶空气体厂家(www.lighthouseinstruments.com)。我们查找他们网站，没有查到任何关于精度的规格参数。而这些精度参数是最为仪器本身最基本的参数。

因此，查找了最新的关于激光顶空气体分析的论文。发表于IFAC的论文“TDLAS/WMS Embedded System for Oxygen Concentration Detection of Glass Vials with Variational Mode Decomposition”有关于不同的激光算法的绝对误差描述

四种检测方法的绝对误差和Allen方差分析的比较

样品氧含量	激光顶空检测方法	绝对误差	σAllan@10s	σAllan(min)@τopt(s)
0%_oxygen	WMS+V_p-p	0% ~ 5.00%	0.0391	0.0057@(115s)
	WMS+EMD+V_p-p	0% ~ 1.98%	0.0106	0.0022@(69s)
	WMS+DWPT+V_p-p	0% ~ 2.01%	0.0134	0.0039@(87s)
	WMS+VMD+V_p-p	0% ~ 1.50%	0.0081	0.0014@(89s)
5%_oxygen	WMS+V_p-p	-4.99% ~ 4.98%	0.0745	0.0077@(122s)
	WMS+EMD+V_p-p	-2.02% ~ 2.01%	0.0135	0.0015@(99s)
	WMS+DWPT+V_p-p	-2.20% ~ 2.03%	0.0166	0.0023@(97s)
	WMS+VMD+V_p-p	-1.46% ~ 1.49%	0.0088	0.0010@(100s)
10%_oxygen	WMS+V_p-p	-5.21% ~ -4.89%	0.0735	0.0154@(116s)
	WMS+EMD+V_p-p	-1.97% ~ 2.13%	0.0142	0.0024@(119s)
	WMS+DWPT+V_p-p	-1.99% ~ 2.09%	0.0174	0.0022@ (122s)
	WMS+VMD+V_p-p	-1.51% ~ 1.46%	0.0093	0.0016@(120s)
21%_oxygen	WMS+V_p-p	-4.14% ~ 5.02%	0.0698	0.0097@(126s)
	WMS+EMD+V_p-p	-2.15% ~ 2.03%	0.0164	0.0018@(117s)
	WMS+DWPT+V_p-p	-2.04% ~ 2.01%	0.0188	0.0020@(105s)
	WMS+VMD+V_p-p	-1.42% ~ 1.43%	0.0107	0.0012@(118s)

一般实际产品，气调后的氧含量都小于3%。用上表中的表现最好的“WMS+VMD+V_p-p”方法，比方我们有个1.5%氧含量的样品，实际检测结果为0~3%。这样的检测结果对实际产品的品控没有实际的意义。国内某药厂曾经使用激光法在线检测，实际的样品的氧含量在0.5%左右，企业的品控要求为0.9%以下。在线激光法检测的结果为1.5%，因此无法满足要求，最终放弃激光残氧检测方案。

其他因素

上述的结果是试验室的结果。实际工业生产的情况会更糟。比方瓶内的直径差异，温度和气压的变化，周围氧含量变化等。

综上所述，激光顶空气体分析仪只能显示是否有充入保护气体，无法实际用于实际产品氧含量的品控。

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