随着国内近年来大力推行环保,使用天然气、煤制气已成为中央近年来推行能源清洁化的主要措施。但是天然气中的硫化氢对其开采、运输、贮存和使用安全及环境均会产生不利影响,其不仅会腐蚀设备、污染环境,还会危害人体健康,极低浓度便可致命。因此在天然气脱硫过程中,对脱硫效果的实时在线检测显得尤其重要。在线检测天然气中的硫化氢含量,传统检测手段包括诸如色谱仪、电化学传感器、醋酸铅试纸分析仪等。这些方法的测量精度低,反应速度慢,并且需要定期更换耗材。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)作为新兴的在线检测技术,较之传统方法,具有分辨率高、反应灵敏、检测下限低、无耗材和非接触的优势,在化工过程气体分析中发挥了重要的作用。本项目立足行业需求,以天然气处理等化工过程作为应用场景,研制基于TDLAS技术的天然气中硫化氢分析仪。该分析仪通过激光波长调制技术抑制背景噪声,提高检测灵敏度。仪器设计量程为0~100ppm,检测精度为+/-1ppm,工作温度在-20℃~50℃。分析仪能够同时检测双通道的气体浓度,两个通道独立运行,互不干扰。设计了菜单功能方便用户更改仪器的运行参数,操作便捷并且功能齐全,具有良好的人机交互界面。分析仪硬件系统主要由光源模块、探测器模块、调制与解调模块、多光程气室、双通道信号采集系统及主控系统组成。分析仪主控模块使用了Cortex-A5芯片,芯片上挂载了Linux操作系统,并集成了Qt框架,使用了偏最小二乘法和线性回归算法反演硫化氢浓度。信号采集系统选用了STM32F4芯片和16位高精度模数转换器,芯片之间均使用SPI通讯方式进行数据传输。激光器模块使用分布反馈式半导体激光器,调谐性能优秀,发光功率稳定。分析仪的软件系统采用了多线程程序设计思路,分别开发了一条数据传输线程、两条算法线程和一条触控显示线程。四条线程按照优先级顺序交互执行,目前软件功能齐全并且运行稳定。各硬件模块对分析仪的浓度结果的准确性和稳定性至关重要,经过测试,仪器各模块的指标能够达到分析仪的要求。硫化氢分析仪样机经过自动化气站的综合测试,达到了0~100ppm量程要求,测量误差在+/-1ppm以内,仪器整体稳定性能良好,基本实现在工业现场的应用需求目标。