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 16:59:46安光所阅读量：388      我要评论

　　【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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