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大气环境条件下波长调制光谱无标测量的压强修正
被引量：
5
1
作者
李金义
樊鸿清
+3 位作者
田鑫丽
李红莲
武志超
宋丽梅
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期1407-1412,共6页
可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)由于其高灵敏度、高选择性等优势广泛用于痕量气体检测领域。然而其测量结果容易受到目标气体压力波动的影响,特别是在大气环境下尤为明显,现有方法多为在现场安装压力传感器,对测量结果进行校正。提出了...
可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)由于其高灵敏度、高选择性等优势广泛用于痕量气体检测领域。然而其测量结果容易受到目标气体压力波动的影响,特别是在大气环境下尤为明显,现有方法多为在现场安装压力传感器,对测量结果进行校正。提出了一种无需压力传感装置的气体浓度修正方法。选取碰撞展宽占主导地位的气体吸收谱线,分别建立谱线展宽与波长调制光谱一次谐波(WMS-1f)信号的峰谷值间距和二次谐波(WMS-2f)过零点间距的解析表达式,通过测量一次谐波峰谷值间距或二次谐波过零点间距直接得到被测气体压强,进而利用波长调制光谱一次谐波归一化的二次谐波(WMS-2f/1f)技术补偿测量环境中压力波动对气体浓度测量结果的影响。实验以浓度为1980 mg·m^-3的CO2为目标气体,选取其位于4989.97 cm^-1的吸收作为目标谱线,在大气压附近进行不同调制深度的变压力测量实验,通过实验分析了压强变化对二氧化碳吸收谱线谐波信号的影响,利用一次谐波峰谷值间距和二次谐波过零点间距分别反演了气体压强,并与气体压强传感器测得的压强数据进行对比,压强偏差在1%以内,验证了通过谐波间距解析表达式计算压强的正确性及通过测量谐波间距对浓度补偿的可行性。最后利用WMS-2f/1f技术和通过谐波间距测得的压强数据对气体浓度进行压强补偿修正,结果表明通过测量谐波间距修正后的浓度与通过高精度压力表补偿后浓度相比误差小于2%,与通过谐波间距推导得出的压力不确定度(小于2%)一致,验证了该方法的可行性和有效性,进一步提高了TDLAS技术在压强波动较大环境下进行气体浓度检测的测量精度。利用谐波间距对气体浓度补偿的方法无需额外的气体压力传感器,简单易行,特别适合于大气环境中气体成分的高灵敏高精度开放光路遥测,也可用于气体浓度和压强�
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关键词
波长调制光谱
一次谐波
二次谐波
压强波动补偿
CO2检测
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职称材料
基于一次谐波的光谱吸收式甲烷气体传感器设计
被引量：
2
2
作者
石建中
曹家年
+3 位作者
王琢
张可可
杨蕊
陈少勇
《应用科技》
CAS
2010年第7期52-55,共4页
甲烷气体检测是工业生产、环境监测和科学研究领域中的一个重要研究课题.该文在基于波长调制技术的光谱吸收式光纤气体检测方法的基础上,分析了一次谐波信号的数学模型,提出了一种基于一次谐波设计的光纤甲烷气体传感器的实施方案,设计...
甲烷气体检测是工业生产、环境监测和科学研究领域中的一个重要研究课题.该文在基于波长调制技术的光谱吸收式光纤气体检测方法的基础上,分析了一次谐波信号的数学模型,提出了一种基于一次谐波设计的光纤甲烷气体传感器的实施方案,设计精确的电流和温度电路控制垂直腔面发射激光器,利用锁相放大器AD630提取一次谐波信号幅度,实现对不同浓度的甲烷气体进行测量.实验结果表明,一次谐波信号幅度与浓度存在着很好的线性关系,分辨率达到20ppm.该系统消除了光源波动的影响,工作稳定,简化了结构,调试简便.
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关键词
甲烷
光谱吸收
一次谐波
光纤传感器
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职称材料
题名
大气环境条件下波长调制光谱无标测量的压强修正
被引量：
5
1
作者
李金义
樊鸿清
田鑫丽
李红莲
武志超
宋丽梅
机构
天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室
河北大学质量技术监督学院
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期1407-1412,共6页
基金
天津市教委科研计划项目(2017KJ085)
国家自然科学基金项目(61505142)
+1 种基金
天津市自然科学基金项目(17JCYBJC16800)
天津市高等学校创新团队(TD13-5036)资助。
文摘
可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)由于其高灵敏度、高选择性等优势广泛用于痕量气体检测领域。然而其测量结果容易受到目标气体压力波动的影响,特别是在大气环境下尤为明显,现有方法多为在现场安装压力传感器,对测量结果进行校正。提出了一种无需压力传感装置的气体浓度修正方法。选取碰撞展宽占主导地位的气体吸收谱线,分别建立谱线展宽与波长调制光谱一次谐波(WMS-1f)信号的峰谷值间距和二次谐波(WMS-2f)过零点间距的解析表达式,通过测量一次谐波峰谷值间距或二次谐波过零点间距直接得到被测气体压强,进而利用波长调制光谱一次谐波归一化的二次谐波(WMS-2f/1f)技术补偿测量环境中压力波动对气体浓度测量结果的影响。实验以浓度为1980 mg·m^-3的CO2为目标气体,选取其位于4989.97 cm^-1的吸收作为目标谱线,在大气压附近进行不同调制深度的变压力测量实验,通过实验分析了压强变化对二氧化碳吸收谱线谐波信号的影响,利用一次谐波峰谷值间距和二次谐波过零点间距分别反演了气体压强,并与气体压强传感器测得的压强数据进行对比,压强偏差在1%以内,验证了通过谐波间距解析表达式计算压强的正确性及通过测量谐波间距对浓度补偿的可行性。最后利用WMS-2f/1f技术和通过谐波间距测得的压强数据对气体浓度进行压强补偿修正,结果表明通过测量谐波间距修正后的浓度与通过高精度压力表补偿后浓度相比误差小于2%,与通过谐波间距推导得出的压力不确定度(小于2%)一致,验证了该方法的可行性和有效性,进一步提高了TDLAS技术在压强波动较大环境下进行气体浓度检测的测量精度。利用谐波间距对气体浓度补偿的方法无需额外的气体压力传感器,简单易行,特别适合于大气环境中气体成分的高灵敏高精度开放光路遥测,也可用于气体浓度和压强�
关键词
波长调制光谱
一次谐波
二次谐波
压强波动补偿
CO2检测
Keywords
Wavelength
modulation
spectroscopy
first
harmonic
signal
Second
harmonic
signal
Pressure
fluctuation
compensation
CO2
detection
分类号
O433.1 [机械工程—光学工程]
下载PDF
职称材料
题名
基于一次谐波的光谱吸收式甲烷气体传感器设计
被引量：
2
2
作者
石建中
曹家年
王琢
张可可
杨蕊
陈少勇
机构
哈尔滨工程大学信息与通信工程学院
出处
《应用科技》
CAS
2010年第7期52-55,共4页
文摘
甲烷气体检测是工业生产、环境监测和科学研究领域中的一个重要研究课题.该文在基于波长调制技术的光谱吸收式光纤气体检测方法的基础上,分析了一次谐波信号的数学模型,提出了一种基于一次谐波设计的光纤甲烷气体传感器的实施方案,设计精确的电流和温度电路控制垂直腔面发射激光器,利用锁相放大器AD630提取一次谐波信号幅度,实现对不同浓度的甲烷气体进行测量.实验结果表明,一次谐波信号幅度与浓度存在着很好的线性关系,分辨率达到20ppm.该系统消除了光源波动的影响,工作稳定,简化了结构,调试简便.
关键词
甲烷
光谱吸收
一次谐波
光纤传感器
Keywords
methane
spectroscopy
absorption
first
harmonic
signal
optical
fiber
sensor
分类号
TN247 [电子电信—物理电子学]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
大气环境条件下波长调制光谱无标测量的压强修正
李金义
樊鸿清
田鑫丽
李红莲
武志超
宋丽梅
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
5
下载PDF
职称材料
2
基于一次谐波的光谱吸收式甲烷气体传感器设计
石建中
曹家年
王琢
张可可
杨蕊
陈少勇
《应用科技》
CAS
2010
2
下载PDF
职称材料
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