超声脉冲反射法和激光吸收光谱法同步测量流动液膜厚度

液膜流动现象在工业过程中广泛存在,对流动液膜厚度测量方法的测量研究至关重要。首先利用已知液膜厚度的标准具(100~1000μm)对超声脉冲反射法和激光吸收光谱法精度进行验证;结果表明,超声脉冲反射法测量液膜厚度的平均测量误差为1.07%,激光吸收光谱法测量液膜厚度的平均测量误差为1.29%。同时结合两种方法对流动液膜进行研究,结果表明,当液膜在低速/中速/高速流动时,两种方法测量流动液膜的平均厚度吻合良好,平均厚度差值分别为16.59、16.26、13.36μm,流动液膜厚度的标准方差的相对偏差分别为0.29%、7.71%、25.37%,且在三种不同速度下两种方法测得在1s的周期内液膜波动次数一致。

基于激光吸收光谱法的煤矿硫化氢检测

为了精确预报煤矿井下硫化氢含量,防止硫化氢含量超标带来的危害,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,设计研制了一种便携式硫化氢检测仪。该仪器采用中心波长为1 590 nm的分布式反馈激光器,结合多次反射的郝里奥特长光程气体吸收池,可以满足煤矿井下0~200 mg/L硫化氢的实时检测。离线标定和实验室测试得到检测仪测量的相对误差为±2%,最快响应时间为0.5 s;通过实验室测量六盘水大湾煤矿120205采煤工作面上隅角和采空区的气体成分,结果表明,便携式硫化氢检测仪稳定可靠,能够满足煤矿井下硫化氢预警的要求。

用近红外激光吸收光谱法定量氯化氢中微量分子的技术

用近红外激光吸收光谱法定量氯化氢中微量分子的技术吴尚让增崎宏等１前言在半导体制造过程中，干蚀刻、清洗、氧化等各工序中使用氯化氢等各种高纯卤系气体。为了保证它们的纯度，需要能测量低于１０－６级杂质的分析技术。在杂质特别是水分与卤系气体共存时，会腐蚀配管...

可调谐二极管激光吸收光谱法测量气体温度

研究了一种新型的非接触式测温技术——可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）测温技术。介绍了温度测量及调制吸收光谱技术原理，分析了调制幅度对气体温度测量的影响。优选了氧气吸收谱线对13163．78cm^-1和13164．18cm^-1在搭建的高温实验系统上，实现了气体温度和浓度的同时测量。通过分析实测波形获得了谱线13164．18cm^-1在823～1323K温度范围内的碰撞展宽系数和温度指数。实验结果表明，在823～1323K温度范围内，系统温度测量的线性误差为0．65％，最大波动为±15K。

利用激光吸收光谱法测量煤矿瓦斯气体的研究

介绍了可调谐二极管激光吸收光谱法测量煤矿瓦斯气体的基本原理 ,给出了测量系统的结构框图。该方法是利用可调谐二极管发出激光 ,经准直后 ,再经过一段距离的传输 ,由望远镜来接受 ,在传输中 ,由于瓦斯气体分子对光在一定波段有吸收特性 ,使光谱反映了瓦斯的特性。通过与光源发出的光进行比较 ,反演瓦斯气体在矿井中的浓度。该方法克服了传统方法如气相色谱法实时性差的缺点 ,实现了完全非接触在线自动监测 ,真实反映矿井瓦斯的浓度。

可调谐二极管激光吸收光谱技术在甲烷气体浓度检测中的应用

在天然气采集、处理、存储和输送的过程中,气罐、管道等关键设备长期服役于高压、腐蚀环境中,易造成腐蚀缺陷,从而引起气体泄漏,对人员和环境安全造成威胁,对管道周围环境中的甲烷气体浓度进行实时测量显得十分重要。本文就国外常用的可调谐二极管激光吸收光谱法进行了研究,对方法的测量原理、系统结构、进行了阐述分析。

相敏式激光啁啾色散光谱技术在高吸收度情况下的应用

研究了相敏式激光啁啾色散光谱法在高吸收度情况下的应用.用窄频半导体激光器作为光源,利用一工作于载波抑制模式的铌酸锂电光强度调制器调制单频激光,在单频激光两侧产生两个边频分量,并通过两边频分量产生外差干涉信号.利用外差干涉的相位波动来测量甲烷气体位于1653.7 nm附近的折射率波动,通过气体折射率与吸收系数之间的Kramers-Kronig关系计算甲烷气体浓度.传统的波长调制光谱法受限于郎伯-比尔定律,在应用于高吸收度的情况时,存在灵敏度下降的问题,甚至出现随气体浓度上升输出信号反而下降的现象.实验结果显示,相同实验条件下,波长调制光谱法的线性测量范围为38.1—1500 ppm·m,线性测量的动态范围仅为16 d B;而相敏式激光啁啾色散光谱法在很大的吸收度范围内均具有线性输出,检出限低至47.3 ppm·m,线性测量范围上限为174825 ppm·m,具有超过35 d B的动态范围.

排放源废气CO_(2)连续监测分析方法解析

为解决我国CO_(2)连续监测在排放源废气监测体系中的缺失,完成碳中和、碳达峰远景目标,系统的梳理了NDIR、TDLAS、FTIR等常见的排放源废气中CO_(2)连续监测分析方法,同时分析了国内外相关的监测标准的差异性,提出了加强CO_(2)连续监测设备研发和优化设备选型,以设备性能约束指标为依托,尽快建立完善的排放源CO_(2)连续监测体系等方面的建议。

He/Ar/Kr光泵稀有气体激光介质中的Ar-Kr共振能量转移

高亚稳态原子数密度是光抽运稀有气体激光器的研究重点之一.考虑到Ar亚稳态能级与Kr激发态5p[3/2]2能量仅相差20 cm^(-1),在He/Kr放电体系中加入氩气,有望通过能量共振转移达到补充Kr亚稳态原子(Kr^(*))密度的目的.本文从光谱诊断及亚稳态原子密度激光吸收光谱测量两个角度进行实验分析,结果表明:在100 mbar(1 bar=10^(5)Pa),1%Kr,12.5%Ar气体条件下,Kr(5p[3/2]2)向亚稳态能级跃迁辐射谱线峰值最高可增强约10倍,该跃迁谱线尾部信号从0.6μs延长至14.25μs.实验同时测量了不同Ar含量下Kr^(*)密度.在100 mbar,1%Kr气体条件下加入15%Ar,Kr^(*)密度从4.94×1011cm-3提升至6.96×10^(12)cm^(-3).在气压600 mbar,1%Kr/He混合气体中加入5%Ar,Kr^(*)峰值密度从4.69×10^(13)cm^(-3)提升至5.79×10^(13)cm^(-3).这些结果说明,Ar-Kr的共振能量转移能有效提高Kr^(*)密度,有利于光抽运Kr^(*)激光器的高效运行.

矿用激光甲烷传感器工作稳定性加速试验

针对现有传感器工作稳定性试验方法需将传感器连续运行和测试180 d、效率较低的问题,分析了矿用激光甲烷传感器工作稳定性加速试验的可行性;通过摸底试验分析得出温度是影响激光甲烷传感器长期测量误差稳定性的主要因素;根据激光甲烷传感器各部件及整机的温度极限,确定加速试验温度为75℃;使用阿列纽斯方程建立工作稳定性加速试验模型,并计算出加速因子为8.71834;结合恒定失效率假设下失效率与平均无故障时间的验证试验方案,得出激光甲烷传感器工作稳定性加速试验方法,该方法可将试验时间从180 d缩短为12 d。结合第三方检测机构的检测结果,通过实验验证了加速试验方法的可行性。该加速试验方法可大幅提升检验工作效率,为制定激光甲烷传感器行业标准试验方法提供理论支撑。

CNG水露点测定方法研讨

为研讨冷却镜面凝析湿度计法、电解式测定法和激光吸收光谱法3种CNG水露点测定方法测定结果的误差影响因素,以中国石油西南油气田公司销售分公司雅安CNG加气一站和加气二站CNG水露点测定结果为例,依据3种CNG水露点测定方法的测定原理,分析比较了3种不同测定方法的各自影响因素,在此基础上得出了雅安CNG加气站水露点测定结果存在差异的原因,并提出了相应建议。

TDLAS甲烷气体浓度检测方法的研究

在天然气采集、存储和输送的过程中，气罐、管道等关键设备易发生气体泄漏，对人员和环境安全造成严重威胁，实时检测管道或大气中的甲烷含量显得十分重要。本文就国外常用的可调谐二极管激光吸收光谱法（TDLAS）进行了研究，通过正弦波对激光器进行波长调制，激光在吸收池内多次反射后由光电探测器接收并转化为电信号．经放大滤波电路除噪、锁相放大器提取二次谐波．由数据采集卡导入PC机，基于LabVIEW软件做进一步处理，动态存储数据，利用MATLAB软件进行数据拟合，得到拟合系数．反演出待测气体浓度。

济南市固定污染源CO_(2)在线监测系统比对监测解析

分别对不同行业、不同测量原理的固定污染源CO_(2)在线监测系统开展设备性能测试和准确度手工监测比对试验。结果表明,TDLAS法、FTIR法和NDIR法CO_(2)在线监测设备系统响应时间、示值误差、24 h零点漂移和量程漂移均满足相关考核要求,设备运行稳定。当待测烟气中φ(CO_(2))<7%时,碳素企业焙烧炉点位NDIR法和FTIR法CO_(2)手工监测设备比对结果准确度绝对误差分别为0.03%和0.08%;φ(CO_(2))在7%~14%时,生活垃圾焚烧企业焚烧炉点位NDIR法和FTIR法准确度相对误差分别为28.48%(超差1.22倍)和2.11%,火力发电企业燃煤锅炉点位NDIR法和FTIR法准确度相对误差分别为10.81%和11.22%。NDIR法手工监测设备操作简便适用于中低温中低湿的稳定工况,FITR法手工监测设备在高温高湿的复杂烟气测量环境中更有优势。

七氟丙烷与火焰作用过程中产生的氟化氢研究

采用激光吸收光谱分析法,测试了不同体积分数七氟丙烷与杯式燃烧器火焰作用过程中氟化氢产生量,研究了七氟丙烷体积分数对氟化氢产生量的影响规律.测试了七氟丙烷在不同灭火速度下熄灭杯式燃烧器火焰时的氟化氢产生量,考察了灭火速度对氟化氢产生量的影响.结合试验测试结果,分析了七氟丙烷灭火时的热分解过程及灭火机理.结果表明,七氟丙烷与燃烧杯火焰作用过程中,在七氟丙烷体积分数远远小于临界灭火体积分数(8.4%,乙醇火)时,其体积分数越高,产生的氟化氢质量体积分数越大,当七氟丙烷体积分数增大到1.3%时,氟化氢质量浓度超过4,000,mg/m3.使用七氟丙烷熄灭燃烧杯火焰时,灭火速度越快,灭火剂与火焰的作用时间就越短,产生的氟化氢质量浓度就越低.

用于工业气体在线测量的VCSEL恒流驱动电路设计

设计了一种应用于工业气体在线测量的垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)恒流驱动电路。阐述了该恒流驱动电路的组成和工作原理,设计了延时和调制功能,可以安全稳定驱动VCSEL。以测量氧气的VCSEL为例,结合可调谐二极管激光吸收光谱技术对不同浓度的氧气进行测量,得到了较好的拟合系数,验证了驱动电路对VCSEL输出波长控制的稳定性,因此这种恒流驱动电路具有实际应用到工业气体监测中的潜力。

多点抽取式氨逃逸在线分析系统

本文介绍了基于可调谐二极管激光吸收光谱技术的多点抽取式氨逃逸的实时在线监测系统,该系统在1000MW发电机组进行了应用。应用结果表明,该系统既可以实现脱硝烟道不同区域氨逃逸浓度的精确测量,也可以实现断面不同区域烟气混合测量,测量方式灵活,可以准确测量火电厂脱硝工程中0~10ppm的氨逃逸浓度,多点位数据测量更有利于分析脱硝运行状态,对于脱硝运行优化调节更具有指导意义。

ASTM提出两项燃料新标准

ASTM技术委员会D03“气体燃料”正在制定两项提议的新标准WK24874《使用可调谐二极管激光吸收光谱法（TDLAS）测定天然气中湿气浓度的试验方法》和WK24875《使用FTIR联机测定生物气体和其他气体中硅氧烷的方法》。

应用于碳同位素丰度测量的激光频率刻度系统研究

对应用于激光吸收光谱法碳同位素丰度测量中的激光频率实时刻度系统进行研究.采用不同自由光谱范围的共焦法布里-珀罗干涉仪对测量过程中的激光扫描频率进行实时测量.分别采用线性内插法和多项式拟合法对激光频率每次扫描过程中的频率非线性进行分析,通过对4976—4980 cm 1波段CO2吸收谱的多次测量平均的实验结果与HITRAN-2008数据库相应的吸收峰数据进行比较,得到两种方法的激光频率刻度精度均可达到10 4cm 1,线性内插法的刻度精度要好于多项式拟合法.验证了激光频率实时刻度系统在碳同位素丰度测量中应用的可行性.

基于TDLAS的红外湿度检测中的小波去噪实验研究

为了有效抑制可调谐二极管激光吸收光谱法(TDLAS)进行红外湿度检测中的噪声,采用多阈值小波去噪方法对测量通道和参考通道间的差分信号做降噪处理,然后基于数字锁相放大技术从去噪后的差分信号中提取二次谐波信号,最终根据谐波信号的幅值大小确定湿度数值。给出了多阈值小波去噪算法的流程,并做了实验验证。分析显示,本文方法可有效抑制噪声的影响,在极低湿度条件下仍可较好地提取出二次谐波信号。利用制作的湿度检测系统,结合配备的密闭湿度环境,开展了检测实验。结果表明,采用小波去噪后,检测下限可由0.2%降至0.08%,极低湿度条件下(0.2%)的测量误差可由48%降至7.9%,其它浓度下的测量误差小于5%。同时,由于噪声被很好抑制,检测系统的测量标准差小了1个量级,从而改善了系统稳定性。本文的小波去噪方法也可用于具有类似机理的红外气体检测系统中以改善性能指标。