激光检测管输天然气含水量光路分析

天然气含水量影响管输热力和冻堵特性,非接触激光检测是其浓度测量方式之一。设计了激光检测管输天然气含水量光路,利用Trace Pro光学设计软件模拟了水液滴在单一、均匀分布下的检测光路,并基于光谱吸收原理分析该过程的光学特性。研究结果表明,设计的光路均能反映测量光线在液滴表面的散射特性,而且含水量不同其呈现的光学特性亦不同。

管道高温壁面辐射对激光测量天然气含水量影响分析

天然气含水量影响管道输送品质及输送安全,非接触激光检测作为目前气体浓度测量的主要方式之一,已被广泛应用。针对激光检测过程中存在高温壁面杂散辐射问题,设计了管输天然气含水量激光在线检测光路,利用TracePro光学仿真软件模拟管道壁面高温杂散辐射对探测器接收信号的影响,并基于光谱吸收原理分析该过程的光学特性。研究结果表明,在激光检测管输天然气含水量过程中,存在较为明显的杂散辐射,且在高温环境下,杂散辐射影响更为强烈。

无合作目标激光检测气体回波功率增强研究

为提高无合作目标遥测气体回波功率的检测性能,建立了无合作目标表面激光辐射传输模型和菲涅尔透镜汇聚点偏移模型。利用TracePro光学软件分析了漫反射回波传输特性。研究了不同检测距离下激光回波辐射强度的变化。对比单菲涅尔透镜光接收机(SFL-OR)和菲涅尔透镜阵列光接收机(FLA-OR)的回波功率检测特性并分析其存在差异的原因。结果表明,无合作目标表面扩散反射回波功率与检测距离呈幂函数关系。在10~20 m检测距离范围内,FLA-OR相对于SFL-OR几何尺寸缩小了90%,光学效率达到92%,而SFL-OR由于汇聚点偏移导致其平均光学效率仅为38.56%。

温度-浓度耦合变量下甲烷吸收谱线关联分析

采用可调谐激光吸收光谱技术对甲烷体积分数进行检测时,由于测量环境温度变化导致气体吸收谱线线强发生变化,将对测量结果造成不可避免的影响。基于直接吸收光谱法分析不同甲烷体积分数(1.0%~15.0%)在温度290~350 K时吸收谱线特性变化规律,采用多项式回归和共享参数全局线性拟合得到温度-甲烷体积分数耦合变量甲烷光谱吸光度关联式。结果表明:相同温度下,甲烷光谱吸光度A随甲烷体积分数升高而增大;相同甲烷体积分数下,由于总配分函数比值rQ在甲烷吸收光谱线强随温度变化过程中占据主导作用,rQ随温度增大的线性降低使得甲烷线强随温度升高而减小;在甲烷体积分数1.0%~15.0%、测量温度290~350 K时,温度-甲烷体积分数耦合变量甲烷光谱吸光度关联式的反演结果相对误差小于1.000%。