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拓寬TDLAS技術應用前景 安光所在激光吸收光譜氣體測量譜線解析方面取得新進展
2022年11月15日 11:56:06
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：吳吳吳 點擊量：4746
中國科學院安徽光學精密機械研究所的張志榮研究員團隊在TDLAS技術氣體檢測譜線混疊干擾與分離研究方面取得新進展。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(TDLAS)憑借其響應速度快、靈敏度高、容易操作等的優(yōu)點，常被用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學診斷以及工業(yè)過程檢測等領域。當使用TDLAS技術進行氣體濃度測量時，通常需要選擇目標氣體的獨立吸收光譜，以減輕其他氣體吸收光譜的影響。
然而，工業(yè)、煤礦、油氣等眾多場景中的氣體組分都相當復雜，不同組分的含量也有很大的差別，這就導致了TDLAS技術在實際應用時遭遇氣體譜線的混疊，產(chǎn)生交叉干擾的“共性”技術瓶頸，這不僅為TDLAS技術的應用增加了難度，也限制了該技術在各行業(yè)中的應用與發(fā)展。
日前，中國科學院安徽光學精密機械研究所的張志榮研究員團隊在TDLAS技術氣體檢測譜線混疊干擾與分離研究方面取得新進展，相關成果分別以《CO and CH4混疊吸收光譜解調(diào)方法研究》和《基于激光吸收光譜技術的多組分氣體測量混疊光譜解調(diào)方法研究》為題發(fā)表在國際知名期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》、《Optics Express》上。
據(jù)了解，研究人員分別分別對煤礦中甲烷(CH4)和微量一氧化碳(CO)氣體進行分析，分別利用偏最小二乘和非負最小二乘方法，解決了含量為百分量級的CH4和百萬分量級的CO氣體的混疊光譜干擾的解調(diào)問題。從吸收光譜機理上提出了“光譜分離度”的概念，并進行了詳實的仿真模擬和復雜的實驗驗證。
經(jīng)過實驗分析，兩種方法均表現(xiàn)出了良好的解調(diào)效果，能夠在兩種氣體濃度相差3-4個數(shù)量級（光譜特征嚴重混疊干擾）的特殊情況下仍然能夠準確解調(diào)其中的微量氣體成分，極大的提高了系統(tǒng)的選擇性和可靠性。
因此，該方法能夠在不增加壓力控制等硬件設備的基礎之上，利用軟件算法解調(diào)混疊光譜，為利用單支DFB激光器完成兩種或多種混合氣體濃度的準確測量提供了方向，拓寬了激光吸收光譜氣體傳感系統(tǒng)的環(huán)境適用性和應用前景。
(資訊來源：安光所)
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