免标定波长调制吸收光谱技术用于乙炔探测的研究

利用近红外可调谐半导体激光器结合自主设计的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术实现了乙炔气体的痕量探测;实验中,使用中心波长为1.53μm的分布式反馈二极管激光器和有效光程为10.5m的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术对乙炔气体进行探测,并利用Allan方差对系统性能进行分析;对免标定波长调制吸收光谱技术与传统波长调制吸收光谱技术进行对比分析。结果表明:相比于传统的波长调制技术,免标定波长调制吸收光谱技术具有系统结构简单、灵敏度高以及浓度和光功率免标定等特点,可以提高系统的探测灵敏度和测量精度;使用免标定波长调制吸收光谱技术时,系统的测量误差小于5%,测量精度是传统波长调制技术的3.5倍,平均时间为1s时的系统探测灵敏度为0.127×10^(-6),平均时间为118s时的系统探测灵敏度可达0.031×10^(-6)。

一种适于直升机平台的天然气管道泄漏监测技术

针对我国日益凸显的天然气管道泄漏监测的实际需求,提出了一种适于直升机平台的基于近红外波长调制吸收光谱的天然气管道泄漏监测技术,阐述了该技术的基本原理,论证了该技术对直升机平台的工程适用性,研制了一套室外试验研究平台,利用试验数据证明了该技术的工程可行性.

TDLAS技术在烯烃生产过程中的多组分检测应用

烯烃工业生产过程中的多组分在线检测是对其工业过程有效控制、提高处理装置综合效益的重要手段。本文以在线检测烯烃裂解炉的清焦过程生成的一氧化碳和二氧化碳为应用案例,采用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)作为分析平台进行多组分分析。针对清焦过程,设计了检测0~5%量程CO和CO_2的模拟实验。对气体含量随机分布的19组数据分别采用多变量最小二乘算法(CLS)、单组分偏最小二乘算法(PLS1)和多组分偏最小二乘算法(PLS2)进行建模和评估。在后续的多组分交叉干扰实验和CO_2的扩展量程准确性测试实验中,PLS1模型的最大误差小于±0.05%,PLS2的小于±0.10%,CLS的小于±0.20%。因此,TDLAS技术结合PLS1算法在实现化工过程中的多组分在线检测时具有先进性。

基于TDLAS技术的硫化氢气体浓度检测应用

因硫化氢有毒有害的特性,在工业生产过程中需对其浓度进行检测。介绍了可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)气体分析系统工作原理及系统组成,以监测天然气脱硫过程中的硫化氢浓度为应用案例,采用基于TDLAS的分析系统进行浓度分析。通过模拟天然气应用场景产生的硫化氢混合气体,采用化学计量学方法计算硫化氢浓度,结果显示该分析系统满足当前石化行业对痕量气体的测量需求,且具有非接触式、反应迅速、测量精确等优点。

基于波长调制技术的温度实时测量方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)以其响应速度快、灵敏度高、非接触等优点已被广泛应用于气体浓度、温度的原位在线测量。基于波长调制吸收光谱技术,理论分析和推导了二次谐波温度反演公式。并采用分时锯齿波扫描形式使两个激光器分别产生覆盖中心波长为760.21 nm和760.88 nm的两条氧气吸收谱线的激光,经2×1光纤耦合器耦合为一束光束,通过测量管式炉内同一区域的二次谐波信号来反演有氧环境中的平均温度值。为了修正谱线线型和光强对实验所得的二次谐波信号峰值比值的影响,采用室温下标定温度反演公式中所需参数的方法,有效地简化了实验过程,提高了测量精度。温度在300 K^900 K范围内变化的测量结果与管式炉的平均温度值具有较高的一致性,误差在±20 K以内。

基于TDLAS的气体温度测量

介绍了基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）的气体温度测量原理，选择了1对O2吸收谱线13163．78cm，和13164．18cm，理论计算了此谱线对线强比值R与温度的关系，在搭建的高温实验装置上实现了O2温度和浓度的同时测量，并分析了压力对温度测量的影响。实验结果表明：在823～1323K内，温度测量的线性误差为0．65％。最大波动为±15K，压力变化对温度测量的影响可忽略不计。