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天然气管道泄漏可调谐二极管激光遥感探测的研究 总被引:2,自引:0,他引:2
天然气管道泄漏不仅造成经济损失而且是危险之源.传统的天然气管道泄漏检测技术效率低、速度慢,难以满足实际应用的需要.近年来以近红外二极管激光吸收光谱为基础的光学传感器由于具有灵敏度高、体积小、重量轻和无需维护等优点而得到了广泛的应用.文章以可调谐二极管激光吸收光谱和谐波探测技术为基础进行天然气管道泄漏遥感探测技术的研究,采用二次谐波与一次谐波信号的比值作为系统浓度标定,结果显示浓度与比值之间具有较好的一致性.文章还就不同地形散射体对探测结果的影响进行了测量和分析,实验结果表明二次谐波与一次谐波信号比值标定技术对便携式二极管激光光学测量能够很好的满足实际应用的需要. 相似文献
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可调谐二极管激光吸收光谱法是在二极管激光器与长光程吸收池技术相结合的基础上发展起 来的一种新的痕量气体检测方法.这种方法不仅精度较高、选择性强而且响应速度快.介绍了 一套可调谐二极管激光吸收光谱检测甲烷浓度的实验装置.这套装置具有灵敏度高、检测限 低(低于0087mg/m33)、易于集成为便携式痕量气体检测仪等优点,利用 这套装置实现了对环境空气中甲烷含量的检测.
关键词:
可调谐二极管激光吸收光谱
多次回归
多次反射池 相似文献
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基于可调谐二极管激光吸收光谱遥测CH4浓度 总被引:5,自引:3,他引:2
文章对可调谐二极管激光的直接吸收和波长调制光谱进行了理论分析,设计了一套用于研究甲烷吸收特性的测量系统.近红外二极管激光工作在室温下,选用波长为1.65 μm,利用甲烷的2v3带R(3)线实现对甲烷气体的吸收测量,对测量的信噪比和系统的基本噪声源进行了分析,为实现甲烷浓度的在线遥测打下基础. 相似文献
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基于可调谐激光吸收光谱的大气甲烷监测仪 总被引:27,自引:8,他引:19
可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析,这种方法不仅精度较高,选择性强而且响应速度快,已经被用于大气痕量气体监测以及工业控制。在对空气中的痕量气体进行检测中,由于气体浓度较低,需要和长吸收光程技术相结合。将可调谐二极管激光吸收光谱与经过108次反射后达到27 m光程的多次反射池相结合研制了用于地面环境空气中甲烷含量监测的便携式吸收光谱仪,并结合了用于微弱信号检测的二次谐波检测技术,从而达到了体积分数低于1×10-7的检测限,并利用不同体积分数的甲烷气体对系统进行了测试,得到了很好的测试结果。 相似文献
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可调谐二极管激光吸收光谱二次谐波检测方法的研究 总被引:9,自引:0,他引:9
可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)是利用二极管激光器的波长扫描和电流调谐特性来实现痕量气体吸收曲线二次谐波检测的一种新技术,具有高灵敏、高选择性、高精度等特点。理论分析和实验结果表明:利用二次谐波检测到的信号特征除了与被测气体的吸收特征有关外,还与波长扫描参数和电流调制参数有密切的关系。通过研究不同波长的扫描参数和在功率调制参数下的二次谐波曲线,分析了它们的波形特征和稳定性,以便寻求最佳的波长扫描参数和功率调制参数,从而使二次谐波曲线的稳定性和形状达到最佳。 相似文献
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甲烷是一种无色、无味、易燃、易爆的气体,不仅造成煤矿作业的重大安全隐患,而且又是温室效应的重要气体之一,对于甲烷气体的监测具有极其重要的意义。采用混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,利用甲烷的2v3(第二泛频带)带R(3)支带吸收谱线,设计并研制出痕量甲烷气体检测仪。通过调谐系数-0.591cm~(-1)·K~(-1),采用改变DFB激光器工作温度的方式来获得甲烷在1.654μm处的最佳吸收谱线。待DFB激光器激射中心谱线选择后,通过调节其注入电流幅值来获得合适的发光强度。同时,结合频率调制技术将待测信号频率移至高频区,减小1/f噪声。在光学结构方面,采用有效光程为76m的herriott气室,确保对痕量甲烷气体进行检测。利用该痕量甲烷气体检测仪,在被测气体浓度为50~5 000μmol·mol~(-1)的范围内,对二次谐波信号进行了提取,并利用最小均方误差准则分别对气体浓度、信噪比的关系、谐波峰值信号与气体浓度的关系进行了线性拟合,最低检测限达到了1.4μmol·mol~(-1)。实验表明,谐波波形对称性良好,未观察到强度调制现象,消除强度调制等因素对谐波检测的影响。 相似文献
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《Infrared Physics & Technology》2000,41(2):87-96
The characteristics of a helicopter-borne lidar based on tunable TEA CO2 laser and its third harmonic designed for remote detection of methane and ammonia leakages from pipelines are analyzed numerically. The spectral range near 3 μm was shown to be most promising for remote sensing of methane emissions. Parameters of radiation of the tunable pulse-periodic mini-TEA CO2 laser and generators of harmonics to be utilized in the helicopter-borne differential absorption lidar are estimated. Emissions of different gas intensities are analyzed for possible detectability at a distance of up to 1 km. The use of the third harmonic of the TEA CO2 laser allows methane emissions from a pipeline to be detected and measured with mean measurement error from 10% to 15% for methane concentrations varying from the background level to the explosion-hazardous one. The optimal pair and possibilities of the ammonia remote sensing on the base of the first harmonic of TEA CO2 laser were determined as well. 相似文献
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讨论了一种新的高灵敏度甲烷遥测方法,利用可调谐激光二极管的调制光谱技术扫描甲烷的吸收峰,通过在测量光路中插入参考气池,增强低浓度情况下的吸收峰辨识能力,以提高甲烷浓度遥测信号的信噪比.此外,可以将激光器的中心波长锁定至气体吸收峰的峰值位置从而使仪器工作于吸收峰锁定模式,进行甲烷浓度的连续监测.实验结果表明,在测量距离分别为10 m和20 m时,周围环境中的甲烷积分浓度探测极限可以分别达到5 ppm·m和16 ppm·m.在吸收峰锁定工作模式下,系统在37 m距离处具有22 ppm·m的检出限,并可以监测甲烷浓度的快速变化. 相似文献
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高灵敏度激光吸收光谱中的微弱信号处理 总被引:1,自引:0,他引:1
可调谐二极管激光频率调制吸收光谱(FM-TDLAS)技术是一种高灵敏度的痕量气体检测方法。为改善以CH4为目标气体检测系统的信噪比,提高系统的检测灵敏度,以双平衡混频器(double balanced mixer)为核心,设计了一套用于提取被噪声淹没的微弱信号的调制解调高频相敏探测器。在对高频相敏探测器进行具体设计和分析的基础上, 结合实验,利用CH4气体在1653nm附近的近红外吸收光谱,对整体电路的性能进行了测试,获得了具有较高信噪比的二次和一次谐波信号,检测灵敏度可达10×10-6。 相似文献
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K. P. Petrov S. Waltman U. Simon R. F. Curl F. K. Tittel E. J. Dlugokencky L. Hollberg 《Applied physics. B, Lasers and optics》1995,61(6):553-558
Spectroscopic detection of the methane in natural air using an 800 nm diode laser and a diode-pumped 1064 nm Nd:YAG laser to produce tunable light near 3.2 µm is reported. The lasers were pump sources for ring-cavity-enhanced tunable difference-frequency mixing in AgGaS2. IR frequency tuning between 3076 and 3183 cm–1 was performed by crystal rotation and tuning of the extended-cavity diode laser. Feedback stabilization of the IR power reduced intensity noise below the detector noise level. Direct absorption and wavelength-modulation (2f) spectroscopy of the methane in natural air at 10.7 kPa (80 torr) were performed in a 1 m single-pass cell with 1 µW probe power. Methane has also been detected using a 3.2 µm confocal build-up cavity in conjunction with an intracavity absorption cell. The best methane detection limit observed was 12 ppb m (Hz.)–1/2. 相似文献