基于直接吸收峰峰值标定的气体浓度反演方法研究

作者：邓瑶; 唐雯; 李峥辉; 钟尚文; 邹丽昌; 卢志民; 林尖; 姚顺春^*

来源：激光与光电子学进展, 2021, 58(03): 325-332.

• 光谱学
• 可调谐半导体激光吸收光谱
• 直接吸收
• 吸收峰峰值
• 浓度反演
• 温度修正

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术利用了半导体激光器可调谐和窄线宽的特性,具有高选择性和高灵敏度,可以在气体成分复杂、高温等恶劣环境下准确测量CO2。基于TDLAS的扫描波长直接吸收(SDAS)技术是常用的气体浓度反演方法,针对该方法反演气体浓度时采用的吸光度积分法需要准确获得频域信息,从而导致系统结构复杂的问题,本文提出了基于直接吸收峰峰值标定的气体浓度反演方法。首先利用HITRAN2016光谱数据库建立CO2数值仿真模型,并参考电厂尾部烟道内高温和高浓度的CO2环境,分析了吸收峰峰值随浓度(10%～20%)和温度(298～338 K)的理论变化规律,然后将理论规律作为建立实际吸收峰峰值浓度标定模型和温度修正曲线的参考依据。通过搭建基于TDLAS的CO2检测实验系统,验证了所提方法应用于浓度测量的可行性。研究结果显示,采用峰值标定法反演得到的CO2浓度的相对误差均方值为1.08%,验证了利用吸收峰峰值标定的气体浓度反演方法在高浓度CO2准确测量方面的可行性。

• 出版日期2021
• 单位华南理工大学; 广东红海湾发电有限公司