光谱吸收型气体分析仪校准技术研究

光谱吸收型气体分析仪适合在开放场所应用,而可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)气体分析仪具有不受粉尘、视窗、环境参数和背景气体交叉干扰,反应速度快和精度高等优点,近年来广泛地应用于恶劣工况的现场监测,但在线校准溯源技术的相关研究甚少。从TDLAS吸收光谱模型出发,分析了TDLAS分析仪测量原理和分类,提出采用标准浓度腔来校准TDLAS气体分析仪的方案。该方案提供了一种浓度均匀、量值稳定且背景单一的标准气体环境,成功对TDLAS分析仪进行了校准。经校准实例证明,方法可行,测量不确定度接近于标准气源的不确定度,最好可达1.1%。

气体吸收-电感耦合等离子体三重四极杆质谱(ICP-MS/MS)法测定电子工业高纯氩气中44种超痕量元素

随着电子工业对特气纯度要求的日益提高,为能达到更低的检测下限,在国家标准方法的基础上优化气体吸收装置,并使用电感耦合等离子体三重四极杆质谱(ICP-MS/MS)法同时测定特气中44种元素含量。高纯氩气中的超痕量杂质元素可经优化后的气体吸收装置被完全吸收至5%硝酸吸收液中,吸收液可直接经ICP-MS/MS测定,并通过Std、He、NH_(3)、Cool、Cool NH_(3)等多种分析模式,有效消除了目标元素所遭受的多类型质谱干扰(多原子离子、双电荷、同量异位素等)。在优化的实验条件下,采样体积为89.4 L时,高纯氩气中44种超痕量杂质元素可获得的检出限为0.00002~0.0026 ng/L,较国家标准(GB/T 34972—2017)所规定的检出限范围低1~4个数量级,且所有目标元素均可获得优于0.999的标准曲线相关系数,加标回收率为90.1%(Zn)~118%(Na),相对标准偏差在0.68%(Cs)~14%(Zn)。优化后的气体吸收装置具有便携高效、功能多样、隔绝污染等特点,与ICP-MS/MS相结合实现了高纯氩气中超痕量杂质元素的稳定可靠测试,可为半导体、高纯材料等对气体纯度有极高要求的工业产品原料质控提供技术支持。

基于LabView的气体吸收光谱仿真实验教学设计

大学物理实验是一门巩固相关基础理论知识的重要实践课程,将前沿的科学研究与物理实验相结合有助于培养学生的研究兴趣和科学创新能力。针对气体检测领域重要的科学定理进行分析研究,通过建立LabVIEW仿真实验系统,引导学生自主探究相关参数的物理意义,锻炼学生发现问题和解决问题的能力。

基于“双碳”目标建构气体吸收认知模型的“胺酰胺”教学研究

温室效应是社会关注热点的问题,工业CO_(2)的吸收对实现“双碳”战略目标具有重要意义。有机胺吸收法是目前工业中常用的吸收CO_(2)方法,本文基于有机胺吸收法及酰胺载体在CO_(2)吸收中的应用进行教学设计,在“结构决定性质,性质决定功能,功能决定应用”大概念统领下,从结构认识胺和酰胺的性质。阐述工业应用中有机胺吸收法的优势及酰胺载体的改良研究应用,从科学、工业技术应用和社会需求三个视角建立气体吸收的认知模型,发展学生模型认知的核心素养,培养学生可迁移的问题解决能力。

基于双向吸收光谱精准标定的光频扫描干涉绝对测距

本文研究了光频扫描干涉绝对测距的长度基准精准标定方法.利用气体吸收光谱在线标定测距系统中作为长度基准的延时长光纤光程,并提出利用加权线性最小二乘方法解决不同吸收谱峰不确定度的差异.针对吸收光谱标定光纤光程重复精度低的问题,提出了利用双向吸收光谱特征融合的方法提升光纤光程标定精密度.针对吸收谱峰绝对光频准确性不足的问题,提出单一吸收光谱比例系数的标定方法,相较于逐一校准谱峰光频的思路更为简单直接,提升了光纤光程标定准确度.为验证上述方法的有效性,分别进行了重复精度评估实验、比例系数标定实验以及精度比对实验.实验结果表明,标定164 m光纤光程的标准差为10-30μm,在系统温度上升及温度稳定条件下,0-10 m及0-15 m的测量范围内,测距标准差不大于5μm,测距比对残差不大于±4μm,显示了该系统良好的测距性能.

光学气体吸收池的研究进展

光学气体吸收池可以模拟气体分子的吸收环境并提供较长的吸收光程,因此被广泛应用于气体分子光谱测量以及痕量气体检测等领域。从常温和变温两个角度综述了光学气体吸收池的发展历程,首先介绍了应用于常温气体测量的White型、Chernin型、Herriott型、环型光学气体吸收池的结构原理以及相关应用,并分析了相应的优缺点;随后总结了应用于变温气体测量的光学气体吸收池的技术工艺、主要性能指标、结构特点及应用;最后,对光学气体吸收池的发展前景进行了展望。

膜基气体吸收过程中活化剂的活化性能比较

将AMP(2-甲基-2-氨基-1-丙醇)和PZ(哌嗪)作为活化剂,分别添加于MDEA(N-甲基二乙醇胺)溶液中组成复合溶液,在膜吸收装置上考察了其吸收CO2性能.通过气液流速、气相组成、液相浓度、负载、膜组件结构和膜结构形态等对总传质系数Kov影响的比较,研究了具有多氨基环状结构的化合物PZ和空间位阻结构的化合物AMP在膜气体吸收过程中对传质的加强作用.结果表明,多氨基化合物PZ比空间位阻胺AMP活化效应更大,PZ对传质的加强作用高于AMP,流体力学因素对传质的影响有限,活化剂的化学活化作用对传质的影响是关键性因素,动力学因素对传质具有本质上的作用.

中空纤维多孔膜基气体吸收传质性能研究

气相传质阻力是中空纤维多孔膜基气体化学吸收过程中的主要传质阻力。文中采用聚丙烯中空纤维膜组件、CO2 空气 水和CO2 空气 NaOH水溶液两种体系对膜基气体吸收过程的传质性能进行了研究。测定了不同气速和液速条件下的总传质系数。根据气液反应理论对实验结果进行分析 ,由实验和理论计算获得了气相分传质系数。通过进一步的拟合计算获得中空纤维多孔膜管内气相传质数学关联式Sh =0 0 0 38Re0 44Sc0 3 3 。用此关联式计算得到的总传质系数与实验测得的结果进行了比较 。

飞秒光学频率梳高精度气体吸收光谱技术进展

飞秒光学频率梳以其频谱宽、脉宽窄、频率稳定度高等优点,对光学频率计量、绝对距离测量、高精度光谱测定产生重大影响。飞秒光学频率梳的时域特性和频域特性溯源至微波频率基准,使得高精度气体吸收光谱探测成为可能。飞秒光学频率梳光谱技术具有测量速度快、光谱灵敏度高、分辨率高、信噪比高等优点,因此加大对飞秒光学频率梳光谱技术的研究力度将更好地服务于环境保护、工业生产、生物医学、科学研究等各领域。飞秒光频梳高精度气体吸收光谱主要可分为光频梳腔衰荡光谱、光频梳腔增强光谱和双光频梳多外差光谱。其中,根据采集方式不同,光频梳腔增强光谱又可分为梳齿游标测量法、虚拟成像相位阵列测量法和傅里叶变换测量法。目前,国外已广泛开展相关研究,而国内仍处于起步阶段。本文综述了飞秒光学频率梳高精度气体吸收光谱探测的主要技术方法,展示了不同测量方法典型的实验方案,分析了各探测方法的优缺点,并追踪了主要研究小组的前沿成果。

基于光谱吸收的光纤气体传感器光源波长稳定控制技术

采用具有高精度电流注入模块和温度控制模块的分布反馈式半导体激光二极管作为光纤气体传感器的光源,基于气体吸收和谐波检测理论,分析了当光源输出光谱中心波长位于气体分子吸收峰不同位置时,所产生的谐波具有不同的特征。通过对这些特征进行检测并反馈给光源的温度控制模块,可以稳定光源的输出波长,使其与气体分子吸收峰对齐,从而提高测量性能。试验表明该方法对于波长稳定有很好的控制效果。

聚四氟乙烯膜气体吸收数学模型和孔隙率的影响

膜吸收是将膜分离与传统的吸收技术相结合的一种新型分离技术。在这些过程中经常使用多孔膜,多孔膜对过程的传质性能有一定的影响。对不同孔隙率的微孔聚四氟乙烯(PTFE)疏水性平板膜的膜气体吸收过程中液相传质性能进行了实验研究。当采用去离子水-CO2吸收体系时,多孔膜的孔隙率对液相传质性能没有影响;当采用NaOH水溶液-CO2吸收体系时,多孔膜的孔隙率对液相传质性能有明显的影响。在相同流速下,孔隙率大的膜液相传质系数高于孔隙率小的膜。以双膜理论为指导,建立了多孔膜气体吸收过程中液相传质模型。用该模型描述多孔膜孔隙率对液相传质系数的影响,其结果与实验数据具有良好的一致性。

膜气体吸收技术分离VOCs/N_2混合气性能的研究

以C6H6／N2混合气为代表，疏水性聚丙烯中空纤维膜为气液接触膜，n-甲酰吗啉（NFM，n-formylmorpholine）水溶液为吸收剂，研究了膜气体吸收法分离VOCs／N2混合气性能。考察了吸收剂流量、吸收剂体积分数、进口气流量、进口气浓度和膜组件结构等诸因素对分离性能的影响。结果表明，在吸收剂流量为20～100mL／min，进口气流量为40～300mL／min，进口气浓度为10．2mg／L的条件下，苯的去除率为65．0％～99．6％，总体积传质系数为0．0157～0．08412s-1。实验证明，采用疏水性多孔膜气体吸收法，NFM水溶液吸收分离VOCs／N2混合气具有较高的分离效率和较快的传质速率。

吸收光谱型气体红外传感器的设计与实现

对一种吸收光谱型气体红外传感器的工作原理、设计原理和集成化设计进行了分析。其中气体浓度对光谱的吸收会影响光强的变化,所以将微型热释电红外敏感头、小型灯泡都集成在1个小型的气室中,气室中有2个通道,气体探测通道和参考通道。2个通道光强的强弱差就会体现出气体浓度的大小,这样就实现了测试气体浓度的功能。集成化采用MEMS工艺将红外双路敏感元件及滤光片制作成探测头,然后通过微封装和微小集成技术将探测头、红外光源、过滤网集成在气室内。

直线腔掺铒光纤激光器有源内腔吸收型气体检测灵敏度分析

本文提出一种基于掺铒光纤激光器的有源内腔吸收型全光纤气体检测技术.以掺铒光纤激光器二能级速率方程为基础,理论上分析了腔镜反射率、阈值附近激光增益的非线性效应和模式竞争对气体检测灵敏度的影响.分析表明:改变腔反射镜的反射率可改变激光的反射次数,相当于改变了吸收长度以提高探测灵敏度;阈值附近激光增益的非线性效应对灵敏度的改变具有非线性性,如果不考虑自发辐射,阈值附近探测灵敏度放大倍数理论上可以达到无穷大;模式竞争效应相当于放大了气体的吸收系数,从而使得激光器多模运转时灵敏度比单模运转提高很多倍.

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光谱定标技术研究

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪用于遥感监测痕量气体的全球分布。该载荷探测地球大气或表面反射、散射的紫外/可见光辐射,利用差分吸收光谱算法来解析痕量污染气体成分的分布和变化。光谱定标是仪器遥感数据定量化的前提和基础,定标的精度直接决定了仪器研制和应用水平的高低。针对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪视场大、波长宽、空间分辨率和光谱分辨率高的特点,提出了相应的光谱定标方法,建立了定标装置,通过寻峰和回归分析计算光谱定标方程,实现了对载荷的全视场光谱定标工作。并利用太阳光的夫琅禾费线对定标精度进行了检验。

膜气体吸收法分离混合气中的苯

采用自行设计的膜气体吸收-减压膜蒸馏组合工艺装置,以N-甲酰吗啉（NFM）水溶液为吸收剂,疏水性多孔聚丙烯中空纤维膜组件（HEPPM）为膜接触器,研究膜气体吸收法分离C6H6/N2混合气性能,考察含苯废气流量、质量浓度,吸收剂流量、NFM体积分数、温度及负载对分离效果的影响。实验结果表明：在NFM体积分数为40%,含苯废气质量浓度为3.6~9.6 mg/L,吸收剂流量为15~75 m L/min,含苯废气流量为50~300 m L/min条件下,苯的去除率为52.8%~99.3%,总体积传质系数为0.008~0.026 s-1;采用膜气体吸收法分离C6H6/N2混合气具有较高的分离效率和较快的传质速率。

基于气体特征吸收谱线的电缆光纤光栅温度监测系统

基于电力电缆温度在线监测的需求,设计了一种精度高、稳定性好的光纤光栅温度传感器,光栅的波长漂移与温度成线性关系,结合F-P可调滤波器和LabVIEW软件平台搭建光纤光栅温度在线监测系统,系统采用C2H2气体吸收谱作为F-P可调滤波器的实时校正波长,温度传感器的波长解调不受外界温度和压力等环境的影响,通过插值拟合算法实现光纤光栅中心波长的高精度解调,精度可达±5 pm,即测量温度精度为±0.2℃。

喷射形式气体吸收装置研究概述

概述了几种喷射形式的气体吸收装置研究的方法,指出了喷射类传质吸收设备的特点,并对这种气体吸收装置的研究提出了建议和展望。

毛细管气相色谱法测定酸性气体吸收液中的二乙醇胺和甲基二乙醇胺

建立了用DB -WAX毛细管气相色谱法同时直接分析酸性气体吸收液中二乙醇胺、甲基二乙醇胺的分析方法。结果表明 ,方法回收率为 98 0 7%～ 10 5 5 % ,相对标准偏差为 1 1%～ 5 3%。该方法准确、快速、简便 ,分离效果好 。