基于TDLAS技術甲烷檢測的溫度影響及補償研究.pdf

1、氣體檢測技術應用于多個領域。目前的氣體檢測技術有多種手段，激光光譜方法由于其精度與實時性等優(yōu)點成為發(fā)展的方向。然而，當被測氣體的溫度發(fā)生大范圍改變時，被測氣體的物理性質(zhì)也隨之發(fā)生改變，導致激光光譜檢測方法的測量結果不準確。針對這個問題，本文提出了一種依賴二次諧波信號并且不需測量被測氣體實際溫度的溫度補償算法。
　　本文分別通過理論分析、算法建模以及驗證測試的方法進行課題研究。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、線強三個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產(chǎn)生的影響。當溫度由-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％，二次諧波信號中心頻率點的數(shù)值減小了51.6％。
　　目前溫度影響的解決辦法一般采取經(jīng)驗公式或者理論公式方法

3、進行補償校正，但前提是獲取到被測氣體的溫度?；蛘?，同時對兩條吸收譜線進行測試，同時獲得被測氣體溫度與濃度。本文提出一種補償溫度影響的新方法。二次諧波信號包含了被測氣體的濃度信息，選取二次諧波中兩個頻率點對應數(shù)據(jù)的差值進行濃度的反演計算，采取這種方法，計算結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，當溫度由-30攝氏度變化到120攝氏度時，用二次諧波信號中心頻率點的數(shù)值進行濃度反演計算時，相對誤差可達到51.6％;采取本文