Distribuição de erros do sistema de detecção de concentração de monóxido de carbono TDLAS

PAN Yun ,  

LI Yi ,  

YAN Chang-xiang ,  

摘要

Ao utilizar a tecnologia de espectroscopia de absorção a laser de diodo ajustável (TDLAS) para medir a concentração de monóxido de carbono (CO), a precisão da inversão é afetada pela intensidade da luz, temperatura, pressão, entre outros fatores, sendo necessário analisar e distribuir o erro geral do sistema. Para melhorar a precisão da medição do TDLAS e reduzir o impacto de múltiplos erros na medição, este artigo propõe um método de distribuição dos erros de medição do sistema. Primeiramente, foi estabelecido um modelo de erro para a inversão da concentração de CO, baseado no princípio de medição da segunda harmônica, introduzindo erros no pico da segunda harmônica, intensidade da luz, corrente de acionamento, temperatura, pressão e percurso óptico; em seguida, utilizando o método de randomização, foi estudado separadamente o impacto de cada erro do sistema no erro de concentração e, por meio do ajuste numérico, derivou-se a relação entre o erro de concentração e os erros, comparando a sensibilidade do erro de concentração às variações de cada erro; finalmente, com base na relação de sensibilidade obtida, considerando os requisitos de medição de concentração e o nível tecnológico dos dispositivos existentes, os erros foram distribuídos de forma razoável e eficaz. A proposta de distribuição dos erros apresentada neste artigo foi simulada pelo método de Monte Carlo e os resultados da simulação mostram que, para uma fração volumétrica de CO de 2,5%, essa distribuição de erros pode fazer com que o erro absoluto da medição da concentração seja inferior a 0,025%. Medições de CO a 2,5% em condições laboratoriais apresentaram erro absoluto inferior a 0,01%, alcançando uma inversão de alta precisão da concentração do gás CO. Os resultados deste estudo garantem a precisão do sistema de detecção de concentração TDLAS sob a influência de múltiplos erros, podendo reduzir efetivamente a complexidade do projeto do sistema e os custos econômicos, o que tem grande importância para o desenvolvimento e aplicação dos instrumentos.

关键词

espectroscopia de absorção a laser de diodo ajustável;monóxido de carbono (CO);inversão de concentração;distribuição de erros;método de Monte Carlo

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