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拓宽TDLAS技术应用前景 安光所在激光吸收光谱气体测量谱线解析方面取得新进展

2022-11-16 16:59:46353
来源:安光所
  【化工机械设备网 技术前沿】可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)凭借其响应速度快、灵敏度高、容易操作等的优点,常被用于环境监测、医学诊断以及工业过程检测等领域。当使用TDLAS技术进行气体浓度测量时,通常需要选择目标气体的独立吸收光谱,以减轻其他气体吸收光谱的影响。
 
  然而,工业、煤矿、油气等众多场景中的气体组分都相当复杂,不同组分的含量也有很大的差别,这就导致了TDLAS技术在实际应用时遭遇气体谱线的混叠,产生交叉干扰的“共性”技术瓶颈,这不仅为TDLAS技术的应用增加了难度,也限制了该技术在各行业中的应用与发展。
 
  日前,中国科学院安徽光学精密机械研究所的张志荣研究员团队在TDLAS技术气体检测谱线混叠干扰与分离研究方面取得新进展,相关成果分别以《CO and CH4混叠吸收光谱解调方法研究》和《基于激光吸收光谱技术的多组分气体测量混叠光谱解调方法研究》为题发表在国际知名期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》、《Optics Express》上。
 
  据了解,研究人员分别分别对煤矿中甲烷(CH4)和微量一氧化碳(CO)气体进行分析,分别利用偏最小二乘和非负最小二乘方法,解决了含量为百分量级的CH4和百万分量级的CO气体的混叠光谱干扰的解调问题。从吸收光谱机理上提出了“光谱分离度”的概念,并进行了详实的仿真模拟和复杂的实验验证。
 
  经过实验分析,两种方法均表现出了良好的解调效果,能够在两种气体浓度相差3-4个数量级(光谱特征严重混叠干扰)的特殊情况下仍然能够准确解调其中的微量气体成分,极大的提高了系统的选择性和可靠性。
 
  因此,该方法能够在不增加压力控制等硬件设备的基础之上,利用软件算法解调混叠光谱,为利用单支DFB激光器完成两种或多种混合气体浓度的准确测量提供了方向,拓宽了激光吸收光谱气体传感系统的环境适用性和应用前景。

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