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：化工儀器網作者：吳吳吳點擊：4155

　　【化工儀器網項目成果】可調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。

　　經過實驗分析，兩種方法均表現出了良好的解調效果，能夠在兩種氣體濃度相差3-4個數量級（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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