Система TDLAS с регулируемой цилиндрической многопроходной ячейкой

LI Taohua ,  

NIU Mingsheng ,  

SHI Yongpeng ,  

LI Hui ,  

LIU Huiyuan ,  

YANG Le ,  

YUAN Haotian ,  

FANG Hongfu ,  

摘要

Для повышения производительности и интеграции системы обнаружения TDLAS была разработана система TDLAS на основе портативной регулируемой цилиндрической многопроходной ячейки, реализующая переключение между моделированными оптическими путями длиной 14 м, 10,6 м, 9,2 м, 7,1 м и 5,8 м. Для снижения влияния шума, возникающего при измерении газа в системе TDLAS, на точность и чувствительность обнаружения была предложена вейвлет-демодуляция с вариационным модальным разложением (VMD) на основе алгоритма оптимизации Северного орла (NGO). Результаты моделирования показали, что алгоритм NGO-VMD более эффективно снижает шум по сравнению с другими алгоритмами и не вызывает искажения сигнала. С использованием технологии прямого поглощения был проведен тест CH4 с использованием DFB-лазера с центральной длиной волны 1,653 мкм для оценки производительности системы. Результаты показали, что применение алгоритма удаления шума NGO-VMD повысило отношение сигнал/шум с 66 до 109, а предел обнаружения системы улучшился с 12,1 ppm до 7,28 ppm. Анализ дисперсии Аллана показал, что при времени интеграции 263 с оптимальная чувствительность обнаружения метана системы улучшилась с 641 ppt до 526 ppt, что эффективно улучшило предел обнаружения и чувствительность системы, предоставляя справочные данные для оптимизации системы обнаружения следовых газов TDLAS.

关键词

TDLAS;прямое поглощение;регулируемый оптический путь;алгоритм оптимизации Северного орла;вариационное модальное разложение

阅读全文