基于TDLAS技術(shù)甲烷檢測的溫度影響及補(bǔ)償研究.pdf

1、氣體檢測技術(shù)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。目前的氣體檢測技術(shù)有多種手段，激光光譜方法由于其精度與實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)成為發(fā)展的方向。然而，當(dāng)被測氣體的溫度發(fā)生大范圍改變時(shí)，被測氣體的物理性質(zhì)也隨之發(fā)生改變，導(dǎo)致激光光譜檢測方法的測量結(jié)果不準(zhǔn)確。針對這個(gè)問題，本文提出了一種依賴二次諧波信號(hào)并且不需測量被測氣體實(shí)際溫度的溫度補(bǔ)償算法。
　　本文分別通過理論分析、算法建模以及驗(yàn)證測試的方法進(jìn)行課題研究。首先建模分析溫度對甲烷檢測的影響。建立三種吸收線型的模型

2、，并比較選擇適合課題研究內(nèi)容的吸收線型為LorenzProfile。然后，分別從氣體分子數(shù)密度、線寬、線強(qiáng)三個(gè)方面分析溫度對吸收系數(shù)產(chǎn)生的影響，以及諧波檢測中溫度對二次諧波信號(hào)產(chǎn)生的影響。當(dāng)溫度由-30攝氏度變化到120攝氏度，氣體分子數(shù)密度數(shù)值減小了38.6％，線強(qiáng)減小了45‰線寬減小了29.7％，吸收系數(shù)減小了51.7％，二次諧波信號(hào)中心頻率點(diǎn)的數(shù)值減小了51.6％。
　　目前溫度影響的解決辦法一般采取經(jīng)驗(yàn)公式或者理論公式方法

3、進(jìn)行補(bǔ)償校正，但前提是獲取到被測氣體的溫度?；蛘?，同時(shí)對兩條吸收譜線進(jìn)行測試，同時(shí)獲得被測氣體溫度與濃度。本文提出一種補(bǔ)償溫度影響的新方法。二次諧波信號(hào)包含了被測氣體的濃度信息，選取二次諧波中兩個(gè)頻率點(diǎn)對應(yīng)數(shù)據(jù)的差值進(jìn)行濃度的反演計(jì)算，采取這種方法，計(jì)算結(jié)果對溫度的依賴性比較小。在算法模型中，以調(diào)制幅度為1為例，當(dāng)溫度由-30攝氏度變化到120攝氏度時(shí)，用二次諧波信號(hào)中心頻率點(diǎn)的數(shù)值進(jìn)行濃度反演計(jì)算時(shí)，相對誤差可達(dá)到51.6％;采取本文