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基于STM32H7B0的频分复用型TDLAS激光驱动系统研制
1
作者 苏烨 王彪 《激光杂志》 北大核心 2025年第1期29-33,共5页
在中国推进生态文明建设和“双碳”目标的背景下,二氧化碳和水汽浓度监测意义重大,TDLAS(可调谐二极管激光吸收光谱技术)气体检测技术发展迅速且具备优势。本实验设计了一种以STM32H7B0为主控芯片的频分复用型TDLAS激光驱动系统。利用... 在中国推进生态文明建设和“双碳”目标的背景下,二氧化碳和水汽浓度监测意义重大,TDLAS(可调谐二极管激光吸收光谱技术)气体检测技术发展迅速且具备优势。本实验设计了一种以STM32H7B0为主控芯片的频分复用型TDLAS激光驱动系统。利用频分复用技术,主控电路驱动激光器同时对两种气体进行检测。该系统采用STM32H7B0作为主控芯片,利用芯片内部的2路DA产生调制波形,通过AD8051实现V-I转换,实验电路采用NOR Flash系列的SST26VF064B存储芯片,以实现波形参数配比数据存储,同时利用上位机调整DA输出各调制信号参数,实现对激光器输出调制信号的控制。实验结果表明,2路DA的波形信号最大绝对误差均小于0.5%,可满足系统需求,实现对激光器的稳定信号驱动。 展开更多
关键词 tdlas STM32H7B0 频分复用 激光驱动技术
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基于TDLAS的电池干燥过程水汽浓度检测
2
作者 祁佳琳 马新国 +2 位作者 付海亮 王妹 张锋 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第2期515-521,共7页
采用基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的方法研究了在电芯干燥过程中由于压强变化产生的痕量水的测量误差问题,实现了对水汽含量无接触、高精度、实时的检测。首先,根据Lambert-Beer定律发现,水汽吸收谱线、光程及压强的变化会影响... 采用基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的方法研究了在电芯干燥过程中由于压强变化产生的痕量水的测量误差问题,实现了对水汽含量无接触、高精度、实时的检测。首先,根据Lambert-Beer定律发现,水汽吸收谱线、光程及压强的变化会影响测量精度,通过HITRAN仿真的方法分别研究了105℃下水汽吸收谱线和测量有效光程,研究结果显示激光器工作在7181.17 cm^(-1)波段时水分子吸收测量结果最佳且没有背景气体干扰,光程在12 m时可以达到10^(-3)数量级的精度。压强的变化会导致二次谐波峰值改变进而影响水汽测量。研究不同压强下水汽的吸收情况,发现压强与吸收呈现正相关的规律,利用这一规律提出了使用归一化方法解决压强变化引起的测量误差。实验测试发现,经过压强补偿的二次谐波峰值波动从350 mV降为6.2 mV,5组实验结果表明水含量与二次谐波的峰值电压比值为0.24,标定后的测量误差小于1.2%。这些结果为提高电池干燥过程中水汽含量的检测精度具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 tdlas 二次谐波峰值 压强补偿 HITRAN 电芯痕量水检测
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结合TG-TDLAS的煤热解反应毒性的评估
3
作者 孟星星 康文运 +6 位作者 王庚乾 李琳 田亚莉 郭古青 刘强 邱选兵 李传亮 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第2期333-342,共10页
为构建一套基于热重-可调谐半导体激光吸收光谱(TG-TDLAS)技术的煤热解HCN气体浓度检测系统,并结合波长调制技术进一步提高系统的稳定性和灵敏度,本文利用HCN在波长1531 nm处具有较高吸收强度且受烟气中常见气体干扰较小的特性,通过二... 为构建一套基于热重-可调谐半导体激光吸收光谱(TG-TDLAS)技术的煤热解HCN气体浓度检测系统,并结合波长调制技术进一步提高系统的稳定性和灵敏度,本文利用HCN在波长1531 nm处具有较高吸收强度且受烟气中常见气体干扰较小的特性,通过二次谐波信号处理获取HCN浓度信息。采用高精度的流量控制器,利用99%标准氮气稀释配比得到5×10^(−6)mol/mol到20×10^(−6)mol/mol的HCN,最后对测量数据进行校准。实验结果表明,HCN的线性相关系数R2为0.9978。基于该实验装置,深入探讨了不同煤种、升温速率和煤粒径大小对热解的影响,以及煤样失重率与HCN浓度释放量的关系。分析了3种不同煤化程度煤种的挥发分中HCN的释放特性和非等温热解动力学。通过划分热解温度阶段,建立了热解动力学模型,并计算不同煤种在不同升温速率下的活化能和频率因子。结果表明,HCN释放量与煤种煤化程度及含氮量密切相关,煤化程度越低,含氮量越高,其HCN释放量越多。在固定的热解终温下,升温速率的增加会导致HCN释放量的增多。随着煤样粒径的减小,热解反应释放HCN的时间会相对滞后,且HCN浓度有所减少。不同热解阶段HCN浓度释放量与煤样失重率之间存在不同的对应关系,热解反应越剧烈,HCN浓度释放量与煤样失重率的比重越大。本研究为进一步评估煤热解反应过程中HCN的毒性提供了重要的实验基础。 展开更多
关键词 TG-tdlas 煤热解 波长调制 热解动力学
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TDLAS技术在瓦斯浓度检测仪中的应用
4
作者 贾鹏 王瑞 《煤炭加工与综合利用》 2025年第3期106-109,共4页
甲烷气体在煤矿开采中不仅影响作业人员的身体健康,甲烷浓度较高的情况下甚至会威胁到作业人员生命安全,传统甲烷检测仪面对复杂的煤矿环境和检测位置,容易出现检测灵敏度较低以及检测准确度较差的问题,因此针对该问题提出利用甲烷气体1... 甲烷气体在煤矿开采中不仅影响作业人员的身体健康,甲烷浓度较高的情况下甚至会威胁到作业人员生命安全,传统甲烷检测仪面对复杂的煤矿环境和检测位置,容易出现检测灵敏度较低以及检测准确度较差的问题,因此针对该问题提出利用甲烷气体1653.72 nm波长的物理特性,提取甲烷气体二次谐波的方式,基于TDLAS技术设计检测系统,进行对比试验研究表明:该系统具有灵敏度高、检测误差小的特点,不同温度下,甲烷体积分数<5%时灵敏度较好,标准浓度与实际浓度误差低于0.15%,检测结果拟合度达到0.988,能够满足煤矿生产过程中对检测精度、稳定性和重复性的实际检测需求。 展开更多
关键词 二次谐波 tdlas技术 灵敏度 甲烷浓度 拟合度
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一种基于TDLAS的激光CO_(2)传感器设计和应用
5
作者 雷世辉 高超 《陕西煤炭》 2025年第2期143-147,172,共6页
针对煤矿井下CO_(2)传感器易受水汽干扰、可靠性低等问题,在红外CO_(2)传感器的基础上,设计了一种基于TDLAS的激光CO_(2)传感器,详细介绍了传感器技术原理和软硬件设计。该传感器通过提取气体吸收后的光谱信号的二次谐波,计算信号衰减... 针对煤矿井下CO_(2)传感器易受水汽干扰、可靠性低等问题,在红外CO_(2)传感器的基础上,设计了一种基于TDLAS的激光CO_(2)传感器,详细介绍了传感器技术原理和软硬件设计。该传感器通过提取气体吸收后的光谱信号的二次谐波,计算信号衰减的幅度,依据公式推导出待测气体的浓度。实验结果表明,激光CO_(2)传感器相比红外传感器具有更高的可靠性、更强的抗干扰能力,能够有效地避免水汽干扰,具有广泛的应用前景和经济效益。 展开更多
关键词 tdlas技术 CO_(2)传感器 锁相放大 二次谐波
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基于TDLAS多线吸收的超燃冲压发动机直连台架燃烧场二维分布测量
6
作者 夏晖晖 张顺平 +5 位作者 杨顺华 阚瑞峰 许振宇 阮俊 姚路 黄安 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期80-86,共7页
本文针对超燃冲压发动机燃烧室扩张段非均匀流场温度和水汽浓度二维分布的高分辨率测量需求,发展了先进的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)燃烧场分布重建技术,该技术通过增加激光测量光路上扫描获得的水汽吸收谱线数目,实现场分布重建问题求... 本文针对超燃冲压发动机燃烧室扩张段非均匀流场温度和水汽浓度二维分布的高分辨率测量需求,发展了先进的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)燃烧场分布重建技术,该技术通过增加激光测量光路上扫描获得的水汽吸收谱线数目,实现场分布重建问题求解方程数量的增加;通过联立所有交叉光路下吸收光谱获得的吸光度方程,构建以温度和浓度为未知数的最优化目标函数;并采用全局寻优模拟退火算法对目标函数进行求解,实现温度场和水汽分压场的重建。发动机直连台架试验中,采用正交光路布局,设计共16条测量光路(水平5条、垂直11条)的方形光机结构,集成TDLAS测量系统。对5只DFB激光器采用分时直接吸收探测方式,测量频率4 kHz,每条测量光路下可扫描获得5条水汽吸收谱线(7467.77、7444.36、7185.60、7179.75和6807.83 cm),系统在高温炉上开展了多温度台阶标定测试,温度测量偏差在2.7%以内。外场试验中,对16条光路下同步采集到的吸收光谱数据进行离线处理,获得了发动机燃油点火、燃烧、熄火各个状态下的温度场和水汽分压场分布数据。试验结果表明:TDLAS多线吸收测量技术能够实现场分布准确稳定测量,满足发动机复杂燃烧流场诊断和恶劣工况工程应用需求。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 燃烧诊断 场分布二维测量 可调谐激光吸收光谱 全局寻优重建算法
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高温高压下基于TDLAS的乙炔浓度和温度同时探测
7
作者 刘庆辉 黄文健 +4 位作者 高光珍 张铭珂 王宣 杨玉冰 蔡廷栋 《量子电子学报》 北大核心 2025年第1期37-47,共11页
碳氢燃料燃烧过程中会产生大量的碳烟,乙炔作为碳烟产物的重要前驱体,其浓度对碳烟的生成有着重要影响,因此,实现对燃烧环境中乙炔的直接探测有着重要意义。本工作搭建了一套可调谐二极管激光吸收光谱测量系统,并通过高温高压气体池模... 碳氢燃料燃烧过程中会产生大量的碳烟,乙炔作为碳烟产物的重要前驱体,其浓度对碳烟的生成有着重要影响,因此,实现对燃烧环境中乙炔的直接探测有着重要意义。本工作搭建了一套可调谐二极管激光吸收光谱测量系统,并通过高温高压气体池模拟燃烧环境,探测了不同温度和压强下的乙炔气体吸收谱线。利用中心波长为1542 nm的可调谐半导体激光器作为光源,采用扫描波长直接吸收方法,获取6489.074 cm^(−1)与6490.020 cm^(−1)处乙炔的一段吸收谱线消光信号,实现了对乙炔浓度和温度的同时测量。实验结果表明,在压强为1.01×10^(5)~5.05×10^(5)Pa和500~1100 K温度范围内,气体体积浓度和气体温度测量的相对平均标准偏差分别为4.59%和2.47%,与参考值吻合度较高,表明该系统可为高温高压下气体浓度和温度的同时测量提供帮助。 展开更多
关键词 光谱学 可调谐二极管激光吸收光谱 高温高压 流场诊断
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基于STM32H743的TDLAS型CH_(4)气体检测数据采集系统设计
8
作者 王彪 高源辰 +1 位作者 房思超 秦莉 《激光杂志》 北大核心 2024年第12期45-48,共4页
在天然气传输和石油开采过程中,为确保人员和设备的安全需要精准检测甲烷(CH_(4))气体浓度,基于TDLAS激光气体检测技术设计了一种能够高精度测量甲烷(CH_(4))气体浓度的数据采集系统,该系统选用STM32H743作为主控芯片,采用ADC的双重模式... 在天然气传输和石油开采过程中,为确保人员和设备的安全需要精准检测甲烷(CH_(4))气体浓度,基于TDLAS激光气体检测技术设计了一种能够高精度测量甲烷(CH_(4))气体浓度的数据采集系统,该系统选用STM32H743作为主控芯片,采用ADC的双重模式,利用内部的ADC1采集基波信号和二次谐波信号,内部的ADC2采集气体的温度和压强数据,然后对数据进行均值处理,均值计算参数受主控芯片控制,通过DMA将数据传输存储起来,最后主控芯片对多组数据进行整合处理并通过虚拟USB接口按照规定的数据协议发送至上位机。经实际测试,该系统可以高速、稳定地采集处理数据,并且可以适用于其它气体的TDLAS检测系统。 展开更多
关键词 STM32 tdlas CH_(4) 数据采集
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基于STM32H7A3的频分复用型TDLAS激光驱动系统研制
9
作者 王彪 吴剑星 +4 位作者 吕婉溧 杨银春 廖辉 吴立彬 张瑞 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第4期35-39,共5页
随着气候变化问题日渐凸显,习近平主席作出了碳达峰、碳中和的重要指示,因此对二氧化碳检测的研究具有重要的意义。针对二氧化碳和水汽同时检测的需要,本文设计了一种频分复用型TDLAS激光驱动系统。系统采用STM32H7A3作为主控器,利用其... 随着气候变化问题日渐凸显,习近平主席作出了碳达峰、碳中和的重要指示,因此对二氧化碳检测的研究具有重要的意义。针对二氧化碳和水汽同时检测的需要,本文设计了一种频分复用型TDLAS激光驱动系统。系统采用STM32H7A3作为主控器,利用其内部高级定时器和多通道DAC产生多路幅值频率可调的电压信号,搭配外部V-I转换电路和光纤合束器研制出频分复用型TDLAS激光驱动系统。系统配备FLASH存储芯片和对应的上位机软件,具有灵活设置系统参数、存储加载控制数据并且在断电时保护数据不丢失的功能。经过测试,该系统输出的电流信号波形稳定,频率误差小,可应用于TDLAS系统进行多个激光器的同时驱动。 展开更多
关键词 tdlas 频分复用 电流驱动 STM32H7A3
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基于TDLAS的CO检测系统调制参数优化与温度补偿 被引量：1
10
作者 王印松 谢蕊馨 +1 位作者 孔庆梅 高建强 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期81-87,共7页
在可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术中,携带气体浓度信息的二次谐波信号易受激光扫描信号与调制信号的幅值、频率等参数影响。基于TDLAS技术搭建了CO浓度检测硬件系统,与对应仿真模型进行比较分析,研究了调制参数对二次谐波信号峰值、信... 在可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术中,携带气体浓度信息的二次谐波信号易受激光扫描信号与调制信号的幅值、频率等参数影响。基于TDLAS技术搭建了CO浓度检测硬件系统,与对应仿真模型进行比较分析,研究了调制参数对二次谐波信号峰值、信噪比、对称性以及峰宽的影响,总结出具体变化规律。实验确定了系统最优调制参量,在硬件不变的情况下提高了检测精度。对CO在1567.7nm的吸收光谱进行了检测,发现测量浓度随着温度的升高而降低,最大相对误差已超过15%。为了减少温度变化对测量的影响,分别采用RBF及BP神经网络、PSO优化BP神经网络和WOA优化BP神经网络算法对系统进行补偿。结果表明,WOA优化BP神经网络方法的补偿效果最好,修正后浓度相对误差降至1%以下,有效提高了系统在变温环境下的准确性和稳定性。研究为系统的调制参数设置以及精准检测提供参考,为后续实验提供了有价值的指导。 展开更多
关键词 光谱学 CO浓度 调制参数 温度补偿
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基于TDLAS技术气体浓度测量的温度修正方法 被引量：1
11
作者 王婷 韩志洋 +2 位作者 俞跃 王文琴 胡斌 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期208-213,共6页
精确检测气体浓度在大气环境保护、工业生产控制、废气排放监测等领域有着迫切需求。可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)是实现气体浓度精确检测的重要方法,然而温度变化却为浓度精确测量带来较大误差,因而对检测结果进行温度修正是... 精确检测气体浓度在大气环境保护、工业生产控制、废气排放监测等领域有着迫切需求。可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)是实现气体浓度精确检测的重要方法,然而温度变化却为浓度精确测量带来较大误差,因而对检测结果进行温度修正是十分必要的。本文从理论角度出发,阐述了TDLAS技术检测气体浓度的温度影响机理,重点分析并归纳了基于TDLAS技术的气体浓度测量的温度影响修正方法,并展望了其发展趋势。 展开更多
关键词 tdlas 直接吸收 波长调制 浓度测量 温度修正
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基于TDLAS技术的甲烷气体泄漏成像检测 被引量：2
12
作者 李正友 袁明君 +3 位作者 徐洋 杨沅锦 孙思齐 杨炳雄 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第2期48-53,共6页
传统的甲烷气体泄漏检测方法主要以单点测量和红外热成像为主。前者由于测量点密度小且气体易于流动,很难确定泄漏点;后者根据气体云团与周围环境温度差异检测成像,温差较小时,成像对比度低、分辨力弱。根据以上局限性,提出一种甲烷气... 传统的甲烷气体泄漏检测方法主要以单点测量和红外热成像为主。前者由于测量点密度小且气体易于流动,很难确定泄漏点;后者根据气体云团与周围环境温度差异检测成像,温差较小时,成像对比度低、分辨力弱。根据以上局限性,提出一种甲烷气体泄漏成像检测技术。该技术结合TDLAS(Tunable diode laser absorption spectroscopy)遥测技术与激光主动成像方法对气体泄漏区域进行主动探测,然后采用SSIM(Structural Similarity)与混合高斯背景建模法相结合的算法对气体泄漏区域进行提取,实现对甲烷气体泄漏气团的成像检测。实验中对甲烷气体在不同泄漏流量、不同视频记录长度、不同环境下进行了检测。实验表明,该技术可实现对甲烷气体泄漏的主动成像检测,并且成像清晰、检测率高、实时性好、可准确呈现气体泄漏点。 展开更多
关键词 tdlas 甲烷气体泄漏 检测 SSIM 混合高斯背景建模
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TDLAS气体激光遥测高灵敏光电探测电路设计
13
作者 裴梓伊 胡朋兵 +3 位作者 潘孙强 戚海洋 刘素梅 刘东 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期198-208,共11页
针对气体激光遥测光信号微弱、环境因素干扰强等特点,结合波长调制技术,设计和研究了用于TDLAS激光遥测的高灵敏度光电探测电路(Highly Sensitive Photoelectric Detection Circuit,HSPDC)。基于波长调制技术,确定了TDLAS信号噪声抑制方... 针对气体激光遥测光信号微弱、环境因素干扰强等特点,结合波长调制技术,设计和研究了用于TDLAS激光遥测的高灵敏度光电探测电路(Highly Sensitive Photoelectric Detection Circuit,HSPDC)。基于波长调制技术,确定了TDLAS信号噪声抑制方法;采用光电二极管理想模型,分析了光电探测电路的线性响应特性并确定了光电二极管的关键参数;基于级联放大原理设计、仿真并对HSPDC进行测试。结果表明:所设计HSPDC的光功率检测下限为0.11 nW,信号衰减仅为0.79 dB(f=10 kHz),截止频率较现有108 V/A跨阻放大电路高一个数量级,可用于高速调制微弱光信号的探测。搭建了气体激光遥测系统,当调制频率为3 kHz时,激光遥测系统获得了良好的检测性能,检测灵敏度达到88.66 mV/ppm,检测限优于0.565 ppm,线性拟合度R2为0.9996。研究表明,研制的HSPDC光电探测电路具有响应速度快、检测灵敏度高等优点,可集成化,能满足气体激光遥测应用需求。 展开更多
关键词 光电探测 跨阻放大 tdlas 开放光路 激光遥测
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TDLAS在森林可燃物热解气体多组分同步测量中的应用分析
14
作者 郭松杰 王璐鹏 +4 位作者 陈金铮 马云 梁安 卢志民 姚顺春 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期625-631,共7页
森林可燃物热解的研究,对森林火灾预警和控制具有重要意义。森林可燃物热解过程中主要生成CO、 CO_(2)和CH_(4)等含碳气体,这些气体的不断释放容易引发森林火灾并加剧温室效应,快速准确检测这三种组分的浓度有利于火灾早期预警和大气环... 森林可燃物热解的研究,对森林火灾预警和控制具有重要意义。森林可燃物热解过程中主要生成CO、 CO_(2)和CH_(4)等含碳气体,这些气体的不断释放容易引发森林火灾并加剧温室效应,快速准确检测这三种组分的浓度有利于火灾早期预警和大气环境保护。通过频分复用结合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术准确测量了六种山林树种样品热解气体中CO、 CO_(2)和CH_(4)三种组分的浓度,证明了频分复用-TDLAS技术对森林可燃物热解气体多组分同步测量的适用性。首先,介绍了频分复用-TDLAS技术的基本原理,确定了三种组分互不干扰、且谱线强度适宜的吸收谱线。其次,为了准确反演不同的浓度,对二次谐波(2f)信号和二次谐波/直流(2f/DC)信号的特性进行了研究。通过Simulink仿真的方式,比较了利用2f信号和2f/DC信号反演不同浓度准确性的差异,结果表明2f/DC信号具有更大的线性区间,适用于森林可燃物热解气体中不同浓度组分的测量。最后,利用两支中心波长分别为1 580.0和1 653.7 nm的分布式反馈(DFB)激光器搭建了CO、 CO_(2)和CH_(4)同步测量的实验装置。在900℃管式炉中对六种树种样品进行热解以及热解气体制备,利用Herriott吸收池测量了三种组分的2f/DC信号,通过标准气体建立标定模型获得了热解气体中三种组分的绝对浓度。结果显示,三种组分的2f/DC信号峰值与浓度满足良好的线性关系,线性度大于0.995,且在焦炭气化反应和Boundouard反应的作用下,六种树种样品热解气体中CO浓度明显高于CO_(2)和CH_(4)。通过分析枫香叶样品的光谱,表明在2 s测量时间内,该光谱系统对于CO、 CO_(2)和CH_(4)的最低检测限低于0.008%,灵敏度优于0.005%,满足森林火灾预警的需求。该研究为森林可燃物热解气体多组分同步测量以及森林火灾预警提供了方法参考。 展开更多
关键词 森林火灾 可燃物热解 tdlas 频分复用 同步测量
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新型云定位TDLAS技术激光甲烷测量平台
15
作者 贾鹿 石国伟 +3 位作者 程建鹏 李广亚 胡顺全 曾文 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期120-126,共7页
目的石油与天然气在生产、存储、运输等过程中进行甲烷的动态监测与预警十分关键,现有的激光甲烷测量装置在测量甲烷体积分数时无法同时对其进行定位,研究设计了一种新型云定位激光甲烷测量平台以解决此问题。方法首先分析了激光甲烷检... 目的石油与天然气在生产、存储、运输等过程中进行甲烷的动态监测与预警十分关键,现有的激光甲烷测量装置在测量甲烷体积分数时无法同时对其进行定位,研究设计了一种新型云定位激光甲烷测量平台以解决此问题。方法首先分析了激光甲烷检测及其定位原理,然后利用调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术完成新型云定位激光甲烷测量平台的软硬件设计,最后对测量平台进行了甲烷标气测试和定位现场测试。结果测量平台对不同柱密度值的甲烷标准气体测量的最大相对误差为3.6%,重复性相对标准偏差小于1.88%,经度和纬度最大误差分别为1″和2″,有效监测距离为150 m。结论新型云定位激光甲烷测量平台具有较好的准确性和稳定性,可以应用于燃气安全现场巡检。 展开更多
关键词 云定位 激光检测 tdlas技术 燃气泄漏 甲烷测量
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基于TDLAS的H_(2)S气体材料表面吸附特性研究
16
作者 金建新 刘威 +3 位作者 宋振明 朱志辉 田冰 彭志敏 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期710-717,共8页
在H_(2)S气体浓度在线监测过程中,因其具有粘附性强的特点,容易发生管线吸附,从而导致测量结果存在偏差,尤其在痕量H_(2)S检测过程中表现最为明显,所以开展H_(2)S气体管线材料表面吸附特性研究尤为必要。本文基于可调谐二极管激光吸收... 在H_(2)S气体浓度在线监测过程中,因其具有粘附性强的特点,容易发生管线吸附,从而导致测量结果存在偏差,尤其在痕量H_(2)S检测过程中表现最为明显,所以开展H_(2)S气体管线材料表面吸附特性研究尤为必要。本文基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS),设计并搭建了一套H_(2)S浓度在线测定系统,并对该系统进行了测量性能检验,在此基础上进行了H_(2)S在不锈钢材料表面常温吸附特性探究。实验结果表明,所搭建H_(2)S浓度在线测定系统具有稳定性强、检测限低和灵敏度高的特点,利用此系统可以实现痕量H_(2)S浓度的在线连续测定。经过一系列探究试验,证明了H_(2)S在不锈钢材料表面存在明显且稳定的吸附作用,得出了H_(2)S在不锈钢材料表面的单位面积吸附量在10^(14)(个/cm^(2))量级。实验结果可以为痕量硫化氢在线精准测量提供一定参考。 展开更多
关键词 tdlas H_(2)S 测量系统 材料表面 吸附特性
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用于TDLAS气体检测的DFB激光器驱动电路设计 被引量：2
17
作者 徐鹏飞 李炜楠 +1 位作者 陈红岩 叶有祥 《现代电子技术》 北大核心 2024年第2期89-94,共6页
分布反馈(DFB)激光器作为可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的常用光源之一,在实际应用中应当同时对驱动电流和温度进行控制,以减小出光质量对气体浓度检测结果的影响。为了解决上述问题,文中设计一种高精度激光器驱动电路。由STM32F... 分布反馈(DFB)激光器作为可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的常用光源之一,在实际应用中应当同时对驱动电流和温度进行控制,以减小出光质量对气体浓度检测结果的影响。为了解决上述问题,文中设计一种高精度激光器驱动电路。由STM32F103RCT6控制AD9834和DAC8560分别产生正弦波和锯齿波信号,对两个信号输入至OP27GS构成的信号叠加电路进行叠加后,输出至由OP27GS、AD8065和IRF520场效应管组成的具有限流功能的压控恒流源电路,将电压信号转变为激光器的驱动电流;同时采用MAX1978温控芯片对激光器进行温度控制。实际测试结果表明,压控恒流源输出电流的最大误差为0.1%,DFB激光器的温度稳定度为0.072%,温度控制精度优于0.01℃。使用3000 ppm的甲烷标准气体进行吸收测试,通过示波器检测光电探测器和锁相放大器的输出波形,可得到稳定的吸收峰和二次谐波,说明所设计电路满足TDLAS检测技术对于DFB激光器驱动的要求。 展开更多
关键词 气体检测 tdlas DFB激光器 驱动电路 压控恒流源 温度控制
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基于TDLAS技术的井下多组分气体浓度监测(特邀)
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作者 申晓良 胡澜夕 +1 位作者 高炎旭 林列 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期107-116,共10页
采用可调谐半导体激光吸收光谱技术分析了气体浓度与谐波强度之间的关系,并设计了多组分气体长距离输送系统对矿山有害气体进行远程实时监控,实现千米外对矿井环境内多种气体的实时浓度监测。在理论推导的基础上,对矿井中可能出现的一... 采用可调谐半导体激光吸收光谱技术分析了气体浓度与谐波强度之间的关系,并设计了多组分气体长距离输送系统对矿山有害气体进行远程实时监控,实现千米外对矿井环境内多种气体的实时浓度监测。在理论推导的基础上,对矿井中可能出现的一氧化碳气体(CO)、二氧化碳气体(CO_(2))、甲烷气体(CH_4)和乙烯气体(C_(2)H_4)四种气体进行了标定,获得了浓度标定曲线及检测下限,检测下限均可达到10^(-4)以下。对甲烷气体标定得到的线性相关系数R达到0.99554,检测下限为2.2×10^(-6),探测的稳定度为0.137%。在矿井应用中,长时间监测结果与矿方所拥有的气体检测系统检测到的数据变化趋势一致,随机抽取样本与第三方检测结果误差在5%以内。该多组分气体监测系统具有准确度高、监测限低和稳定性好等优点,可为矿山气体安全提供可靠的数据支持。 展开更多
关键词 tdlas技术 多组分气体 吸收光谱 煤矿 长距离传输
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基于TDLAS的天然气泄漏范围重构方法
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作者 曹理想 文耀华 +2 位作者 张伯君 周泽华 业成 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1387-1391,共5页
可调谐半导体激光光谱(TDLAS)技术因其灵出色的灵敏度、精度和抗干扰性的特性,现已被广泛应用于场站天然气泄漏的监测工作。为克服单台TDLAS激光遥测仪无法获得泄漏气体扩散影响范围的局限性,本文提出了一种基于多台TDLAS遥测仪协同的... 可调谐半导体激光光谱(TDLAS)技术因其灵出色的灵敏度、精度和抗干扰性的特性,现已被广泛应用于场站天然气泄漏的监测工作。为克服单台TDLAS激光遥测仪无法获得泄漏气体扩散影响范围的局限性,本文提出了一种基于多台TDLAS遥测仪协同的智能监测方法,通过在不同斜平面内对泄漏气团进行扫查,依据Brianchon定理获得不同斜平面内气体泄漏的外轮廓方程,重构天然气的三维空间泄漏影响区域,实时开展监测与预警。 展开更多
关键词 天然气 tdlas 泄漏监测 Brianchon定理
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基于TDLAS的H_(2)S高温反应特性实验研究
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作者 王嘉琦 田思迪 +3 位作者 高东波 田志伟 彭志敏 杜艳君 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期162-169,共8页
电站锅炉在低NO_(x)燃烧过程中因锅炉内还原性气氛浓度较高,会产生较多H_(2)S气体。针对H_(2)S因具有易燃、强腐蚀性、剧毒性而可能对火电厂造成多种危害的问题,采用可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectrosc... 电站锅炉在低NO_(x)燃烧过程中因锅炉内还原性气氛浓度较高,会产生较多H_(2)S气体。针对H_(2)S因具有易燃、强腐蚀性、剧毒性而可能对火电厂造成多种危害的问题,采用可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)方法结合多通池和计算机搭建低气体摩尔分数在线测量系统,实现了对混合气体中摩尔分数在10–6量级H_(2)S的精确在线测量,并利用该测量系统进行了H_(2)S高温反应实验,探究实验温度和混合气体中O_(2)摩尔分数对该反应的影响。实验结果展示了压力为80 kPa、O_(2)摩尔分数为0~5%的条件下,H_(2)S开始发生化学反应的温度随O_(2)摩尔分数变化的变化规律,整体而言,混合气体中O_(2)摩尔分数越高,H_(2)S开始发生化学反应的温度越低。实验结果可以为锅炉烟气中H_(2)S的生成、转化和危害控制提供一定数据基础。 展开更多
关键词 tdlas H_(2)S 在线测量 高温反应 O_(2)摩尔分数
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