نظام TDLAS بخلية متعددة الممرات ذات مسار بصري قابل للضبط ومرآة أسطوانية

LI Taohua ,  

NIU Mingsheng ,  

SHI Yongpeng ,  

LI Hui ,  

LIU Huiyuan ,  

YANG Le ,  

YUAN Haotian ,  

FANG Hongfu ,  

摘要

لتحسين أداء ودمج نظام الكشف TDLAS، تم تصميم نظام TDLAS قائم على خلية متعددة الممرات باستخدام مرآة أسطوانية قابلة لضبط طول المسار المحمولة، مما يحقق التحويل بين أطوال مسار محاكاة تبلغ 14 م، 10.6 م، 9.2 م، 7.1 م و5.8 م. لتقليل تأثير الضوضاء الناتجة أثناء قياس الغاز على دقة وحساسية الكشف في نظام TDLAS، تم اقتراح خوارزمية إزالة الضوضاء بالموجة الدقيقة باستخدام التحليل التضاعفي المتغير (VMD) المستند إلى تحسين النسر الشمالي (NGO). تُظهر نتائج المحاكاة أن خوارزمية إزالة الضوضاء NGO-VMD أكثر فعالية في تقليل الضوضاء مقارنةً بالخوارزميات الأخرى، دون التسبب في تشويه الإشارة. باستخدام تقنية الكشف بالامتصاص المباشر، تم اختبار CH4 باستخدام ليزر DFB ذي الطول الموجي المركزي 1.653 ميكرومتر لتقييم أداء النظام، وأظهرت النتائج أن استخدام خوارزمية إزالة الضوضاء NGO-VMD رفع نسبة إشارة إلى ضوضاء الكشف من 66 إلى 109، وحسّن حد الكشف للنظام من 12.1 جزء في المليون إلى 7.28 جزء في المليون. تكشف تحليل تباين آلان أنه عند وقت تكامل يبلغ 263 ثانية، تم تحسين حساسية الكشف المثلى للميثان من 641 جزء في البليون إلى 526 جزء في البليون، مما يحسن بشكل فعال حد الكشف والحساسية للنظام، ويقدم مرجعًا لتحسين أنظمة كشف الغاز النَثري باستخدام TDLAS.

关键词

TDLAS;الامتصاص المباشر;مسار بصري قابل للضبط;خوارزمية تحسين النسر الشمالي;التحليل التضاعفي المتغير

阅读全文