科学岛团队在激光吸收光谱气体测量谱线解析方面取得新进展
近日,中科院合肥研究院安光所张志荣研究员团队在激光吸收光谱技术(TDLAS)气体检测谱线混叠干扰与分离研究方面取得新进展,相关研究成果分别以《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和Optics Express上。博士生赵晓虎、王前进分别为文章的第一作者。
可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)是最常用的气体检测方法,具有结构简单、响应速度快、操作容易等优点,已经被广泛应用于环境监测、医学诊断、工业过程监测等领域。但是,工业、煤矿、油气等特殊场景中,不仅包含非常复杂的气体组分,而且气体组分含量差别巨大,以至于激光吸收光谱技术检测时会遭遇气体谱线之间的混叠,产生交叉干扰的“共性”技术瓶颈,为TDLAS技术的应用增加了难度,限制了该技术在某些行业的应用发展。
张志荣团队孙鹏帅副研究员、赵晓虎、王前进两位博士研究生,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。
该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省重点研发计划、中科院合肥研究院“火花”基金、中科蚌埠技术转移中心重点专项等项目支持。
CO和CH4分别测量和混合气测量的二次谐波信号情况
不同浓度的CH4气体对CO测量结果的影响处理
图片新闻
最新活动更多
-
限时免费立即试用>> 燧石技术,赋光智慧,超越感知
-
7.30-8.1马上报名>>> 【展会】全数会 2025先进激光及工业光电展
-
精彩回顾立即查看>> 筑梦启光 砺行致远 | 新天激光数字化产研基地奠基仪式
-
精彩回顾立即查看>> 抗冻不流汗——锐科激光『智能自冷却激光器』重磅发布
-
精彩回顾立即查看>> 宾采尔激光焊接领域一站式应用方案在线研讨会
-
精彩回顾立即查看>> 2024中国国际工业博览会维科网·激光VIP企业展台直播
推荐专题
发表评论
请输入评论内容...
请输入评论/评论长度6~500个字
暂无评论
暂无评论