Algoritmo de compensación de temperatura de equipos de monitoreo de calidad del aire basado en TDLAS
Autores: Wang, Yue; Wang, Xiaoli
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Algoritmo de compensación de temperatura de equipos de monitoreo de calidad del aire basado en TDLAS
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Espectroscopia de absorción con láser de diodo ajustable
Medición de concentración de gas
Cambio de temperatura
Teoría de TDLAS
Gas metano
Compensación de temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Cuando se utiliza la espectroscopía de absorción con láser de diodo sintonizable para medir la concentración de gas, la señal armónica de demodulación se modifica debido a la influencia del cambio de temperatura, y el error en la medición de la concentración es grande. Con el fin de resolver el problema de los grandes errores en el equipo de monitoreo de calidad atmosférica debido al cambio en la temperatura del gas, en este documento, basado en la teoría de la espectroscopía de absorción con láser semiconductor sintonizable (TDLAS), se midió gas metano con gas estándar de 1000 ppm como objetivo y se seleccionó la longitud de onda de absorción central de 1650 nm. Se estudia la influencia del cambio de temperatura en la inyección de gas y en el espectrómetro de absorción láser. Se diseña un algoritmo de compensación de temperatura basado en una fórmula empírica. En primer lugar, mediante el análisis de los datos de prueba de temperatura variable del módulo de detección, se propone dividir los factores de influencia de la temperatura en dos partes y estudiar la influencia de la temperatura del gas de inyección y la temperatura del detector, respectivamente. En segundo lugar, se realiza la compensación de temperatura mediante el ajuste polinómico de los resultados de inversión de concentración. Finalmente, de acuerdo con el efecto de compensación, se propone un esquema para compensar el gas medido aplicando un tratamiento de temperatura constante al detector a 313 K. Después de la compensación, el error promedio de la medición del sistema se reduce del 8.4% al 1.08% cuando la temperatura del gas cambia de 233 K a 343 K, lo que reduce efectivamente la desviación del valor medido causada por el cambio abrupto de temperatura. Mejora aún más la precisión y confiabilidad de la medición de la concentración de gas cuando el equipo de inspección de gas está trabajando al aire libre y tiene una fuerte practicidad.
Descripción
Cuando se utiliza la espectroscopía de absorción con láser de diodo sintonizable para medir la concentración de gas, la señal armónica de demodulación se modifica debido a la influencia del cambio de temperatura, y el error en la medición de la concentración es grande. Con el fin de resolver el problema de los grandes errores en el equipo de monitoreo de calidad atmosférica debido al cambio en la temperatura del gas, en este documento, basado en la teoría de la espectroscopía de absorción con láser semiconductor sintonizable (TDLAS), se midió gas metano con gas estándar de 1000 ppm como objetivo y se seleccionó la longitud de onda de absorción central de 1650 nm. Se estudia la influencia del cambio de temperatura en la inyección de gas y en el espectrómetro de absorción láser. Se diseña un algoritmo de compensación de temperatura basado en una fórmula empírica. En primer lugar, mediante el análisis de los datos de prueba de temperatura variable del módulo de detección, se propone dividir los factores de influencia de la temperatura en dos partes y estudiar la influencia de la temperatura del gas de inyección y la temperatura del detector, respectivamente. En segundo lugar, se realiza la compensación de temperatura mediante el ajuste polinómico de los resultados de inversión de concentración. Finalmente, de acuerdo con el efecto de compensación, se propone un esquema para compensar el gas medido aplicando un tratamiento de temperatura constante al detector a 313 K. Después de la compensación, el error promedio de la medición del sistema se reduce del 8.4% al 1.08% cuando la temperatura del gas cambia de 233 K a 343 K, lo que reduce efectivamente la desviación del valor medido causada por el cambio abrupto de temperatura. Mejora aún más la precisión y confiabilidad de la medición de la concentración de gas cuando el equipo de inspección de gas está trabajando al aire libre y tiene una fuerte practicidad.