具有复杂光谱特征的丙烯气体的TDLAS检测技术研究

摘要

本文针对化工过程中在线检测丙烯的需求,研究了基于调制吸收光谱技术(TDLAS)的检测技术,提出了一种独立于光谱线型特征的数值仿真方法,考虑实际激光光源宽线宽对吸光度的影响,通过对比仿真和实验的光谱幅度变化规律,确定了丙烯气体分析装置的设计参数和技术方案,选择中心波长为1 628.5 nm的宽调谐DFB激光器,采用差分方案去除解调光谱的直流偏置,采用多元回归模型降低化工过程的背景气体光谱干扰。在模拟实际环境的气体实验中,该装置在0~1%量程内的最大相对误差为0.55%。对0.2%的丙烯进行3小时连续测量,标准差为9.3×10^-6;Allen方差分析发现在积分时间为221.9 s时,极限标准差可达1.33×10^-6。在抗干扰测试中,当背景气体甲烷、乙烯的浓度变化时,丙烯的测量误差最大仅为19.17×10^-6。调制吸收光谱技术克服了色谱和软测量等传统方法的不足,TDLAS装置可检测有复杂光谱特征的重烃分子,展示了测量精度高、稳定性好、抗背景光谱干扰能力强等优点。