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(IF=9.221,中科院一区)、Optics Express(IF=3.833,光学类Top期刊)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(2021YFB3201904)、国家自然科学基金(11874364,41877311,42005107),安徽省重点研发计划(202104i07020009),中科院合肥研究院“火花”基金(YZJJ2022QN02)、中科蚌埠技术转移中心重点专项等项目(ZKBB202002)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
[来源:安徽光学精密机械研究所]
2022.10.18
2906万!内蒙古自治区森林消防总队自然灾害应急能力提升工程装备建设仪器类采购项目
2024.06.19
1124万!武汉市公安局、河北省特种设备监督检验研究院唐山分院仪器设备及配套耗材采购项目
2024.05.14
版权与免责声明:
① 凡本网注明"来源:仪器信息网"的所有作品,版权均属于仪器信息网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:仪器信息网"。违者本网将追究相关法律责任。
② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。
③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为默认仪器信息网有权转载。
谢谢您的赞赏,您的鼓励是我前进的动力~
打赏失败了~
评论成功+4积分
评论成功,积分获取达到限制
投票成功~
投票失败了~