多角度红外差分吸收光谱的化学污染物在线检测方法

基于多角度红外差分吸收光谱,提出一种针对物体表面化学污染物在线检测法.用红外遥测光谱仪和光源,以不同角度对化学污染物进行检测,根据不同角度吸收率的差别,通过差分法提取化学污染物的光谱特征.在分析多角度红外差分吸收光谱的化学污染物在线检测模型的基础上,分别在室内和野外对不同基底上的三种化学污染物:二甲基硅油,磷酸三乙酯和水杨酸甲酯进行检测.结果表明,借助于多角度红外吸收光谱,该方法在室内和野外都能准确提取典型基底上三种物质的光谱特征,且基底越平整,光源入射角的角度差别越大,特征越明显.

基于红外差分吸收法的瓦斯浓度检测研究

针对我国当前煤矿瓦斯检测中存在的测量精度低、仪器寿命短等问题,提出了基于红外差分吸收法的煤矿瓦斯浓度检测方法。通过实验证明,该方法可以准确地测量出煤矿瓦斯浓度,而且由于光源采用了发光二极管,故使得仪器寿命大幅延长。

基于近红外差分吸收光谱技术的大气中水汽柱浓度反演

基于近红外被动差分吸收光谱技术(IR-DOAS)反演了大气中水汽柱浓度。从Hitran数据库中获取高分辨率截面,利用Voigt线型进行不同温压条件下的线性展宽,获得不同反演吸收截面。以仰角为90°的光谱作为参考谱,对光谱进行反演,获取垂直柱浓度。通过与太阳光度计(CE-318)进行对比发现,结果具有很好的趋势一致性,线性相关系数为0.99,且IR-DOAS的反演值与CE-318结果的差值在IR-DOAS反演误差范围内。将其应用于水汽斜柱浓度的空间分布获取发现,垂直方向水汽斜柱浓度随仰角的变化呈梯度变化,水平方向水汽斜柱浓度随观测方位角的变化几乎不变,分布均匀。

基于近红外光谱差分吸收法的甲烷激光式检测系统研究

甲烷是导致煤矿爆炸事故的主因,取决于甲烷在空气中的爆炸极限。甲烷气体的浓度直接影响矿井作业的安全,这里提出一种新型的甲烷激光式检测系统,利用近红外光谱差分吸收技术,结合最小二乘拟合方法求出气体浓度。较传统的催化燃烧检测方式,提高了系统精确度、灵敏度、抗交叉干扰能力,能够实时在线检测甲烷气体浓度。将该系统应用于煤矿束管监测系统中,将有助于矿井安全作业,有广泛的工业应用前景。

基于红外热效应的电容式气体传感器研究

提出了一种利用气体吸收红外并产生热效应现象检测气体的方法,设计并制造了一种红外电容式气体传感器。该气体传感器采用在密封气室中密封纯净的被测气体,利用被测气体吸收红外的热效应并由此产生压力变化,该压力变化转换为弹性应变膜的应变致使平板电容器的电容变化,由于环境中被测气体与密封气室中被测气体对红外的差分吸收,使得电容的变化量与环境中被测气体的体积分数相关。对甲烷气体的实验结果表明:其检测下限为100×10-6,分辨率为50×10-6。

基于小波优化EEMD的甲烷浓度检测信号研究

为了实现甲烷浓度的测量,设计了基于差分吸收检测原理的甲烷浓度检测系统。检测系统中的气室部分使用了全反射棱镜配合凹面镜的方法来增加光程,使光能够被气体充分吸收,达到了提高测量精度的效果。在测量过程中,受到环境因素的影响,使得接受的信号中存在大量的噪声,为此提出利用小波优化EEMD的方法对接收的信号进行去噪处理,得到的信噪比为16.9925,均方根误差为1.5447×10-4。实验结果表明相比于EEMD或小波的去噪方法,使用小波优化后的EEMD具有更好的噪声抑制效果,方法适用于甲烷收发谱信号的去噪处理。

Methane concentration detection system based on differential infrared absorption

The infrared absorption method for methane concentration detection is an ideal way to detect methane at present. However, it is difficult to spread this method due to its high cost. In this paper, by using a wideband infrared light emitting di- ode （LED） accompanied with a PIN photo electric diode, a low-cost methane detection system was designed. To overcome the shortcomings caused by the wide working band, a differential light path was designed. By means of a differential ratio algo- rithm, the stability and the accuracy of the system were guaranteed. Finally, the validity of the system with the proposed algo- rithm was verified by the experiment results.

基于DOAS技术的电厂及城区二氧化碳排放遥测研究

针对快速、高分辨获取CO_(2)排放量并有效识别CO_(2)排放源分布的需求,集成了近红外差分吸收光谱遥测系统,研究了反演CO_(2)浓度信息的近红外差分光学吸收光谱算法,并结合通量算法估算了典型排放源的排放通量。分别选取电厂和合肥市科学岛为观测点,开展了对典型点排放源和复杂背景下面排放源的CO_(2)浓度分布研究,分析了参考光谱的选择对于结果反演的影响,选择背景光谱为参考谱,获取了CO_(2)柱浓度信息,柱浓度反演误差可达到0.79%,并利用双三次插值算法得到了高空间分辨的CO_(2)柱浓度二维浓度分布结果,结合浓度分布结果和观测参数计算了电厂CO_(2)的排放通量为1925 kg,其中测量距离估算误差为主要误差源。初步开展了对合肥市边界层CO_(2)浓度分布的研究,获得了合肥市大气边界层郊区、电厂区和城市区的CO_(2)浓度分布特点,该研究对下一步开展城市温室气体排放的评估具有重要意义,为城市碳排放遥测提供了一种可靠的技术和方法。