在天然气行业，测量天然气中的水蒸气是非常重要的一环。多年来www.cechina.cn，已有多种分析技术可供实现这一测量。其中使用最广泛的是石英晶体微天平（QCM ）分析。QCM技术至今仍然是生产和管道应用中的主力，工业用户普遍认为它精确可靠。但是，这种技术使用直接接触化学物的传感器，由于污染物的存在，将导致传感器响应发生变化，由此产生了一个不可忽视的问题：长期维护需求的负担将加重。
        目前，有很多技术都用于传感器与过程气体直接接触的应用中。随着时间的推移，传感器可能发生退化，尤其当流体含有乙二醇、中到高浓度的硫化氢和其他污染物时，退化将更严重。当退化发生时，系统响应特性也将改变，导致水分读数不精确。为了对变化量进行修正，需用一个已知的外部参考样本或内部产生的溯源气体样本对分析仪进行定期测试。测试后，若结果与已知浓度之间的偏差在预定范围内，便可对湿度较准进行调整。若测试样本的分析仪响应不在这个限值内，分析仪的输出便视为无效，并触发警报。一旦警报发生，便应对传感器进行修理或更换。这种使用直接接触式传感器系统的方法CONTROL ENGINEERING China版权所有，已被证明适用于多种天然气流体。
        近几年，近红外可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）在工业应用领域获得了极大的关注。这是因为TDLAS具有如下三个关键特性：
        ■  对分析物的特异性；
        ■  高灵敏度；
        ■  快速响应。
        TDLAS具有特异性，是由于它能达到极高的光谱分辨率。可调谐二极管激光器的发射带宽约为10-4 ~ 10-5 cm-1，使其具有对分析物中单个振转过渡线进行分离的能力。TDLAS的第二个优势，是能对激光器进行快速调整。波长调制光谱（WMS）是一种可利用直接吸收法极大地提高灵敏度的技术，由于TDLAS具有这一优势，使得这些类似技术能够很容易地实现。并且CONTROL ENGINEERING China版权所有，TDLAS属于光学技术，因此响应速度也极快。总之，TDLAS的高特异性、灵敏度及响应速度，使得它广泛适用于多种过程测量。
        TDLAS对分析物的特异性取决于样品基质。对很多简单的应用来说，要发现分析物的一条不受样品基质中其它物质干扰的吸收线并加以利用，相对而言较为容易，但却不能完全保证，而这可能成为将TDLAS用于很多工业应用的主要限制。这种情况并非TDLAS所独有，而是运用光谱技术进行定量测量时的常见问题。正因如此，若能实施一些已应用于光谱学其它领域的化学计量学战略，则可能拓宽TDLAS的应用范围。在一定的波长范围内对激光器进行扫描，不仅可以对潜在的背景干扰进行修正，还可能实现仅利用一台激光器便能对多种成分进行测量的目的。
        利用基于TDLAS的系统，激光源或灵敏元件都无需接触过程气体，也不会产生因污染引起的系统响应的变化。不过，分析仪仍可能得出错误结果，因此，终端用户必须确定过程分析系统能正常运转并获得有效的结果。其中一种确定方法是，利用一个密封的水参考单元来进行测试。
        验证性能
        用于消费的管道天然气的甲烷含量通常超过85%，其它主要为丙烷和乙烷。水蒸气浓度不会超过几百ppmv。水蒸气、甲烷、乙烷及丙烷的吸收光谱如图所示。光谱的记录条件为室温及1.0个大气压。光谱是纵向刻度展开的www.cechina.cn，为了获得较高清晰度而进行了偏调。水蒸气和烃类组分的光谱浓度有很大的不同。水蒸气的浓度约为1%，而烃类的浓度为100%。可以明显看出，烃类对于在1854nm激光线下进行的水蒸气测量，几乎没有任何明显的背景影响。对数据进行仔细分析后，发现只有甲烷才具有极小的光谱特征，在1854nm处与水蒸气的吸收谱波峰重叠。样本中的其它物质在1854nm处没有任何明显干扰。

图中显示出了在1854nm激光线下进行水蒸气（左刻度）测量时，
烃类（右刻度）几乎没有任何明显的背景影响。

        测量低浓度（< 100 ppmv）水蒸气时，对甲烷造成的即便极小的波峰进行修正，也是十分重要的。若使用简单的模拟仪器来进行背景修正，可能会出现问题CONTROL ENGINEERING China版权所有，尤其是当样品气体中的甲烷浓度不恒定时。因此，能在最小的甲烷背景中找出目标波长，成为对很多TDLAS仪表的关键要求。不过，若分析仪能记录水蒸汽波峰附近的样本光谱，便可利用分析法便对样品中的甲烷进行测量和充分的修正。因此，基于数字信号处理器的设计，其提供的信号处理能力，比之很多模拟装置而言，将具有更明显的性能优势。
        例如，Ametek 5100 V TDLAS分析仪通过参考单元，可将激光源输出的一小部分转移。数据将同时从天然气流体和水参照样品中进行收集，水参照样品用于提供激光锁定水分吸收线的实时确认。水参考单元同样用于对样品单元的定量测量进行可靠性检查。参考单元的数据用以对激光输出及数据采集电子元件进行检查。若预期结果与计算结果不匹配，则发出错误报告，并即刻向主机或通过内置网络界面向系统网络上的任意远程计算机发送警报。
        TDLAS被证明是一种用于天然气中水分测量的有效技术。但是，在典型的低浓度水蒸气情况下，精确获取吸收信息十分重要。通过使用一个水蒸气含量已知的内部参考单元，设备要确认测量是否锁定在水分吸收线以及分析仪是否运转正常，就变得容易多了。