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基于FPSOGSA-EM-BP神经网络的机载动态环境TDLAS氧气浓度检测研究
1
作者 李鑫 王纯玮 +3 位作者 彭丽 龚昱泽 李卢丹 苗扬 《红外与激光工程》 北大核心 2026年第3期292-303,共12页
在机载动态环境中,油箱氧气浓度过高会直接影响飞行安全,而可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术是一种高效准确的光学气体浓度测试方法。由于机载动态环境中温度和压力变化会导致气体吸... 在机载动态环境中,油箱氧气浓度过高会直接影响飞行安全,而可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术是一种高效准确的光学气体浓度测试方法。由于机载动态环境中温度和压力变化会导致气体吸收光谱的线宽发生变化,从而导致较大的测量误差。因此,通过研究机载环境中温度-压力动态变化对TDLAS氧气浓度检测的影响,提出了一种温度-压力补偿算法以进行浓度修正,提高检测准确度。首先,理论分析温度-压力变化对氧浓度检测产生的影响,搭建地面实验平台进行氧气浓度检测标定;参考实验设备参数设置利用Simulink搭建了可靠的TDLAS氧气浓度仿真检测系统。其次,借助仿真进行浓度反演模拟出机载动态环境中氧气浓度的变化趋势并发现机载动态环境下氧气浓度检测平均误差为23.7%。最后,鉴于传统方法存在较大的测试误差,建立了分数粒子群优化引力搜索算法-熵度量-反向传播(Fractional Particle Swarm Optimization Gravitational Search Algorithm-Entropy Metric-Back Propagation,FPSOGSA-EM-BP)温度压力补偿模型,与GSA-BP、PSO-BP、FPSO-BP模型相比,FPSOGSA-EM-BP模型的最大误差减小到0.98%,平均误差优化到0.27%。研究结果表明,FPSOGSA-EM-BP模型相较于其他模型具有更高的准确性和环境适应性,能够有效抑制温度和压力对氧气浓度检测的影响,提高了机载动态环境中氧气浓度的测量精确度。 展开更多
关键词 tdlas 机载动态环境 温度-压力补偿 浓度修正 FPSOGSA-EM-BP
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基于FPGA的TDLAS甲烷检测电路系统设计与实现
2
作者 张衍群 景婉洋 +3 位作者 苏殿强 姬中华 马维光 赵延霆 《电子技术应用》 2026年第4期108-114,共7页
可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术因其灵敏度高的特性而被广泛应用于气体探测领域。然而在实际应用过程中,气体检测极限常受到激光器控制稳定性和锁相放大器性能的影响。针对这一问题,设计并实现了一套基于FPGA的甲烷气体检测电路系统。... 可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术因其灵敏度高的特性而被广泛应用于气体探测领域。然而在实际应用过程中,气体检测极限常受到激光器控制稳定性和锁相放大器性能的影响。针对这一问题,设计并实现了一套基于FPGA的甲烷气体检测电路系统。该电路系统集成了激光器电流驱动、温度控制模块以及锁相放大模块,可以调节激光器驱动电流并保持激光器温度稳定,同时实现调制解调功能。实验结果表明,将激光器驱动电流设定为62.5 mA时,输出电流波动为±1.5μA;将激光器温度设定为30℃,温度波动为±0.0063℃。使用光程为15 m的吸收池,通入2-20μmol/mol浓度的甲烷依次解调二次谐波信号,甲烷浓度为20μmol/mol时计算求得单个周期二次谐波信号信噪比为42.66 dB,由此可得检测下限为146.98 nmol/mol。在20μmol/mol甲烷浓度条件下进一步地连续测量并计算Allan偏差,作图得到249 s时Allan偏差为17.25 nmol/mol。结果表明该电路系统具有较高的甲烷探测灵敏度。 展开更多
关键词 tdlas 压控恒流源 温度控制 锁相放大器
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用于TDLAS湿度传感器的快速标定系统
3
作者 张晶 杨加春 +1 位作者 鞠昱 许超 《自动化与仪表》 2026年第3期72-76,共5页
针对现有的双压法系统标定TDLAS湿度传感器存在环境稳定速度慢、效率低的问题,该文提出一种基于结露法的露点湿度发生器搭配高稳定气流标定装置的绝对湿度快速标定系统。系统的硬件部分主要由露点发生器、标定装置、温湿度检定箱等组成... 针对现有的双压法系统标定TDLAS湿度传感器存在环境稳定速度慢、效率低的问题,该文提出一种基于结露法的露点湿度发生器搭配高稳定气流标定装置的绝对湿度快速标定系统。系统的硬件部分主要由露点发生器、标定装置、温湿度检定箱等组成,并对标定装置进行仿真验证,单只仿真流场均匀性指数为0.831,软件部分主要包括程序控制、发生器调节、数据采集等模块,实现传感器的自动标定。实验结果表明,3套装置串联实验的均匀性误差小于1%RH,优于双压法发生器测试环境;与传统标定系统对比,传感器的标定相对误差在±1%以内,整体标定时间减少33%。因此证明该系统具有快速、准确、可靠标定的特点,为新型湿度传感器的推广应用提供了保障。 展开更多
关键词 tdlas湿度传感器 绝对湿度 标定系统 露点发生器
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基于TDLAS-热湿法的燃煤电厂烟气污染物监测研究
4
作者 马修元 杨爱勇 +2 位作者 李军状 韦飞 王新培 《环境科学与管理》 2026年第2期104-108,共5页
燃煤电厂烟气污染物排放具备烟羽流动、气体浓度不均匀的特征,导致不能实现燃煤电厂烟气污染物的软测量,为此提出了基于TDLAS-热湿法的燃煤电厂烟气污染物监测方法。通过热湿法对燃煤电厂烟气进行初步处理,去除其中的水分和颗粒物。利用... 燃煤电厂烟气污染物排放具备烟羽流动、气体浓度不均匀的特征,导致不能实现燃煤电厂烟气污染物的软测量,为此提出了基于TDLAS-热湿法的燃煤电厂烟气污染物监测方法。通过热湿法对燃煤电厂烟气进行初步处理,去除其中的水分和颗粒物。利用TDLAS技术通过发射特定波长的激光并测量被气体吸收后强度变化,实现对烟气污染物浓度软测量,结合测量结果达到燃煤电厂烟气污染物监测的最终目标。实验结果表明,所提具有较高的测量精度和稳定性,能够满足燃煤电厂对烟气污染物实时监测的需求,实际应用效果好。 展开更多
关键词 tdlas 热湿法 燃煤电厂 烟气污染 污染物监测
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基于TDLAS技术的主流烟气CO_(2)浓度监测方法研究
5
作者 潘超 董月红 +2 位作者 韩少鹏 季本慧 程恩路 《环境科学与管理》 2026年第4期83-88,共6页
在主流烟气CO_(2)浓度监测过程中,所处的高温高压状态会使激光器和探测器性能下降,并影响气体分子的吸收特性,从而导致测量误差增大。因此提出基于TDLAS技术的主流烟气CO_(2)浓度监测方法。结合TDLAS技术和WMS技术,利用振动能级的变化... 在主流烟气CO_(2)浓度监测过程中,所处的高温高压状态会使激光器和探测器性能下降,并影响气体分子的吸收特性,从而导致测量误差增大。因此提出基于TDLAS技术的主流烟气CO_(2)浓度监测方法。结合TDLAS技术和WMS技术,利用振动能级的变化高精度地获取气体的浓度信息。同时在TDLAS技术的基础上设计了主流烟气CO_(2)浓度监测系统,对二氧化碳浓度监测结果展开了压力补偿,实现主流烟气二氧化碳浓度的监测。实验结果表明,所提方法可准确的完成主流烟气中二氧化碳浓度的监测,检测精度达到98%。同时浓度测量下限值低均在100 ppm以下。具备高精度与高灵敏度。 展开更多
关键词 tdlas技术 WMS技术 二氧化碳 压力补偿 浓度监测
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基于TDLAS烟气提水分布式同步监测系统研发与应用
6
作者 张鑫 于浩淼 +1 位作者 杜艳君 田万青 《工业仪表与自动化装置》 2026年第1期41-45,93,共6页
针对当前烟气提水系统仅通过出口水浓度进行测量、接触式测量抗干扰性能低、单点测量代表性不足以及无法对提水系统进行精确调控等问题,提出了一种基于TDLAS技术结合原位插入测量方式的解决方案,实现了对烟气提水入口和出口水蒸气浓度... 针对当前烟气提水系统仅通过出口水浓度进行测量、接触式测量抗干扰性能低、单点测量代表性不足以及无法对提水系统进行精确调控等问题,提出了一种基于TDLAS技术结合原位插入测量方式的解决方案,实现了对烟气提水入口和出口水蒸气浓度的非接触式多点同步在线监测。系统主要由分析仪和激光原位测量探头组成,将烟气提水入口和出口烟道各划分为四个区域,每个区域安装一个激光原位测量探头,分析仪中的激光分束后传输至各原位测量探头,完成测量后数据传回分析仪进行浓度反演,从而实现对烟气提水系统的监测。通过在电厂某机组实证应用,证实了该系统的适用性,显著提升烟道水浓度测量的代表性,为烟气提水工艺的智能调控提供了更精确的实时数据支持。 展开更多
关键词 烟气提水 tdlas 原位插入 水浓度 分布式监测
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基于TDLAS的矿用激光一氧化碳检测系统设计及应用
7
作者 杨诚 《今日自动化》 2026年第1期135-137,共3页
为解决煤矿CO监测中传统传感器寿命短、精度低等问题,文章设计一种基于TDLAS技术的激光检测系统,实现井下高灵敏度、抗干扰的实时CO浓度监测。采用1567.3nm波段垂直腔面发射激光器,结合波长调制光谱与2次谐波解调算法,优化光学腔体防尘... 为解决煤矿CO监测中传统传感器寿命短、精度低等问题,文章设计一种基于TDLAS技术的激光检测系统,实现井下高灵敏度、抗干扰的实时CO浓度监测。采用1567.3nm波段垂直腔面发射激光器,结合波长调制光谱与2次谐波解调算法,优化光学腔体防尘设计及温度补偿策略,通过STM32H7B0主控实现浓度反演与多级报警。试验结果表明,该系统为矿用CO检测提供了高精度、长寿命的解决方案。 展开更多
关键词 tdlas 矿用激光 检测系统
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采用3345 nm激光器的酒精和甲烷双组分TDLAS检测系统的研制 被引量：1
8
作者 高源辰 王彪 秦莉 《激光杂志》 北大核心 2025年第9期54-58,共5页
酒精和甲烷均为易燃、易爆气体,在诸如酒驾检测现场、酿酒厂、化工厂等复杂环境需要高精度同步检测酒精和甲烷两种气体的浓度。本文研制了一套酒精和甲烷双组分TDLAS检测系统。系统以STM32H743为主控核心,通过RS485接口与沈阳坤懋科技... 酒精和甲烷均为易燃、易爆气体,在诸如酒驾检测现场、酿酒厂、化工厂等复杂环境需要高精度同步检测酒精和甲烷两种气体的浓度。本文研制了一套酒精和甲烷双组分TDLAS检测系统。系统以STM32H743为主控核心,通过RS485接口与沈阳坤懋科技有限公司KLS-101ID全功能数字单板卡进行通信,实现3345 nm激光器的精确波长调制与扫描,探测器将透射光信号转换为电信号,板卡对电信号进行分析处理,主控器获取板卡输出的二次谐波信号,结合温度压力传感器获取的环境参数进行拟合计算,编制上位机实现数据存储等功能,最终实现酒精和甲烷气体浓度的高精度同步检测。实验结果表明,所研制系统运行稳定,检测灵敏度高,能够满足酒精和甲烷双组分气体检测系统的实际应用要求。 展开更多
关键词 STM32 tdlas 酒精 甲烷 3345 nm
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基于STM32H7B0的频分复用型TDLAS激光驱动系统研制 被引量：1
9
作者 苏烨 王彪 《激光杂志》 北大核心 2025年第1期29-33,共5页
在中国推进生态文明建设和“双碳”目标的背景下,二氧化碳和水汽浓度监测意义重大,TDLAS(可调谐二极管激光吸收光谱技术)气体检测技术发展迅速且具备优势。本实验设计了一种以STM32H7B0为主控芯片的频分复用型TDLAS激光驱动系统。利用... 在中国推进生态文明建设和“双碳”目标的背景下,二氧化碳和水汽浓度监测意义重大,TDLAS(可调谐二极管激光吸收光谱技术)气体检测技术发展迅速且具备优势。本实验设计了一种以STM32H7B0为主控芯片的频分复用型TDLAS激光驱动系统。利用频分复用技术,主控电路驱动激光器同时对两种气体进行检测。该系统采用STM32H7B0作为主控芯片,利用芯片内部的2路DA产生调制波形,通过AD8051实现V-I转换,实验电路采用NOR Flash系列的SST26VF064B存储芯片,以实现波形参数配比数据存储,同时利用上位机调整DA输出各调制信号参数,实现对激光器输出调制信号的控制。实验结果表明,2路DA的波形信号最大绝对误差均小于0.5%,可满足系统需求,实现对激光器的稳定信号驱动。 展开更多
关键词 tdlas STM32H7B0 频分复用 激光驱动技术
原文传递
TDLAS氨气检测系统DFB激光器驱动及检测电路设计
10
作者 陈晓恺 张衍群 +3 位作者 王增斌 姬中华 马维光 赵延霆 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第10期36-41,共6页
针对TDLAS氨气检测系统中DFB激光器的高精度驱动及微弱信号检测需求,设计了一套优化激光器驱动及信号处理电路。驱动电路采用压控恒流源结合PID温控模块,通过MAX1978芯片实现激光器温度的闭环控制,确保波长锁定于氨气1512 nm吸收线;检... 针对TDLAS氨气检测系统中DFB激光器的高精度驱动及微弱信号检测需求,设计了一套优化激光器驱动及信号处理电路。驱动电路采用压控恒流源结合PID温控模块,通过MAX1978芯片实现激光器温度的闭环控制,确保波长锁定于氨气1512 nm吸收线;检测电路基于低噪声跨阻放大器(OPA828)与调制解调器(74HC4046、AD630),设计二阶带通滤波与2f解调模块,有效抑制高频噪声。实验表明:激光器频率波动约为13 MHz,对氨气的检测限低至2 ppm。 展开更多
关键词 tdlas 氨气检测 驱动电路 闭环控制 跨阻放大器 锁相放大
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基于TDLAS的电池干燥过程水汽浓度检测
11
作者 祁佳琳 马新国 +2 位作者 付海亮 王妹 张锋 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第2期515-521,共7页
采用基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的方法研究了在电芯干燥过程中由于压强变化产生的痕量水的测量误差问题,实现了对水汽含量无接触、高精度、实时的检测。首先,根据Lambert-Beer定律发现,水汽吸收谱线、光程及压强的变化会影响... 采用基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的方法研究了在电芯干燥过程中由于压强变化产生的痕量水的测量误差问题,实现了对水汽含量无接触、高精度、实时的检测。首先,根据Lambert-Beer定律发现,水汽吸收谱线、光程及压强的变化会影响测量精度,通过HITRAN仿真的方法分别研究了105℃下水汽吸收谱线和测量有效光程,研究结果显示激光器工作在7181.17 cm^(-1)波段时水分子吸收测量结果最佳且没有背景气体干扰,光程在12 m时可以达到10^(-3)数量级的精度。压强的变化会导致二次谐波峰值改变进而影响水汽测量。研究不同压强下水汽的吸收情况,发现压强与吸收呈现正相关的规律,利用这一规律提出了使用归一化方法解决压强变化引起的测量误差。实验测试发现,经过压强补偿的二次谐波峰值波动从350 mV降为6.2 mV,5组实验结果表明水含量与二次谐波的峰值电压比值为0.24,标定后的测量误差小于1.2%。这些结果为提高电池干燥过程中水汽含量的检测精度具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 tdlas 二次谐波峰值 压强补偿 HITRAN 电芯痕量水检测
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可调光程柱面多通池TDLAS系统 被引量：1
12
作者 李桃花 牛明生 +5 位作者 史永鹏 李辉 刘慧园 杨乐 袁昊天 方宏福 《光学精密工程》 北大核心 2025年第2期194-208,共15页
为了提高TDLAS检测系统的检测性能和集成度,设计了一种基于便携式可调光程的柱面镜多通池的TDLAS系统,实现了从14 m,10.6 m,9.2 m,7.1 m和5.8 m仿真光程的转换。为了降低TDLAS系统测量气体过程中产生的噪声对检测精度和灵敏度的影响,提... 为了提高TDLAS检测系统的检测性能和集成度,设计了一种基于便携式可调光程的柱面镜多通池的TDLAS系统,实现了从14 m,10.6 m,9.2 m,7.1 m和5.8 m仿真光程的转换。为了降低TDLAS系统测量气体过程中产生的噪声对检测精度和灵敏度的影响,提出了基于北方苍鹰优化(NGO)算法的变分模态分解(VMD)小波去噪算法。仿真结果表明,与其他算法相比,NGO-VMD小波去噪算法能够更有效地降低噪声,且不会引起信号的失真。利用直接吸收检测技术,使用中心波长为1.653μm的DFB激光器对CH4进行测试以评估系统的性能,结果表明,采用NGO-VMD小波去噪算法使检测信号的信噪比由66提高到109,系统的检测下限由12.1 ppm改善为7.28 ppm。Allan方差分析可知,在积分时间为263 s时,系统检测甲烷的最佳检测灵敏度从641 ppb提升为526 ppb,系统的检测下限和灵敏度都得到有效的提高,为优化TDLAS痕量气体检测系统提供了参考。 展开更多
关键词 tdlas 直接吸收 可调光程 北方苍鹰优化算法 变分模态分解
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基于辅助激光TDLAS的低误差酒精浓度检测方案 被引量：1
13
作者 杨肖 陈明锟 王瑾 《传感技术学报》 北大核心 2025年第4期645-650,共6页
提出一种使用辅助激光器的可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)系统,以实现低误差的非接触式的车内酒精气体浓度检测。该系统利用不同波长的主激光器和辅助激光器对酒精气体分子的不同吸收特... 提出一种使用辅助激光器的可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)系统,以实现低误差的非接触式的车内酒精气体浓度检测。该系统利用不同波长的主激光器和辅助激光器对酒精气体分子的不同吸收特性,对主激光器通过车窗玻璃及车膜的透过率进行纠正,从而极大地消除了车窗玻璃及车膜对车内酒精蒸汽浓度检测的影响。基于朗伯-比尔定律建立了使用辅助激光器的改进的TDLAS系统模型,并加入车窗玻璃和车膜的透光率等参数,其中主激光器和辅助激光器的波数分别为2 989.5 cm^(-1)和2 750.2 cm^(-1)。基于模型,分析了车窗玻璃及车膜的透光率对主入射光传输率的影响;然后通过主入射光和辅助光对车窗玻璃及车膜的透光率的比例关系,对主入射光通过车窗玻璃及车膜的透过率进行纠正,从而将酒精蒸汽浓度检测值的误差降低到0.2%以内。该方案弥补了在实际应用中由于车窗玻璃和车膜的影响而导致的TDLAS系统较大检测误差的问题。 展开更多
关键词 酒精蒸汽检测 tdlas 辅助激光器 透光率
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基于TDLAS的隧道溶解二氧化碳检测
14
作者 苏界儒 李永阳 +2 位作者 蔡竟男 李春光 陈晨 《激光杂志》 北大核心 2025年第9期49-53,共5页
本研究研制了一种隧道溶解二氧化碳检测装置,用于对隧道掌子面超前探测,原位、实时检测溶解二氧化碳气体浓度。首先分析了脱气膜技术,设计出检测并分离溶解二氧化碳气体的气液分离装置,随后对TDLAS检测系统进行研究与设计,选择2008.24 n... 本研究研制了一种隧道溶解二氧化碳检测装置,用于对隧道掌子面超前探测,原位、实时检测溶解二氧化碳气体浓度。首先分析了脱气膜技术,设计出检测并分离溶解二氧化碳气体的气液分离装置,随后对TDLAS检测系统进行研究与设计,选择2008.24 nm吸收谱线,在积分时间143 s时,检出限达到16.5 cm^(3)/m^(3),动态检测范围0~10000 cm^(3)/m^(3)。最后在某隧道现场实地实验,检测到隧道掌子面附近气体二氧化碳浓度在1100~1500 cm^(3)/m^(3),溶解二氧化碳浓度到约5680 cm^(3)/m^(3),验证了系统的实时、原位、精确检测性能。 展开更多
关键词 铁路隧道 溶解二氧化碳检测 原位测量 tdlas 脱气膜
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基于ECA-1D-CNN的TDLAS的静脉用药浓度定量分析方法研究
15
作者 朱永炳 蔡玉琴 +4 位作者 蒋力耀 雷春 滕龙 王德旺 陶治 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第5期1341-1347,共7页
静脉用药溶质浓度的定量分析一直是静配中心药物检测的研究热点,但常规的调配和复核手段都是借助人工操作,存在药液浓度把控受限、人工复核压力繁重且低效等问题,因此提出一种对静脉药物溶质浓度准确、便捷、无损的检测方法显得至关重... 静脉用药溶质浓度的定量分析一直是静配中心药物检测的研究热点,但常规的调配和复核手段都是借助人工操作,存在药液浓度把控受限、人工复核压力繁重且低效等问题,因此提出一种对静脉药物溶质浓度准确、便捷、无损的检测方法显得至关重要。由于传统的近红外光谱对低浓度液体检测有一定局限性,基于可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS),研究了了一种基于高效注意力机制一维卷积神经网络(ECA-1D-CNN)的葡萄糖混合溶液浓度定量检测模型。为检测低浓度葡萄糖混合溶液,以TDLAS技术为基础,选择光强吸收率最高的980 nm波段作为激光器光源,通过光电传感器,获取药物浓度的透射光强信号,由锁相放大模块解调为二次谐波信号得到一共600个不同浓度的自建数据集,将样本按8∶2的比例划分为训练集和测试集。以600个药物浓度透射光强的二次谐波信号作为研究对象,采用ECA-1D-CNN进行葡萄糖混合溶液浓度的定量检测。该模型共有4个卷积层,均采用Relu激活函数激活,每个卷积层后添加1个BN层,每两个卷积层添加1个池化层,在第2个池化层后添加1个ECA,可以帮助网络模型更好地学习特征之间的关系,减少参数数量和改善模型的鲁棒性。首先,为了凸显1D-CNN模型的优势,使用相同的原始数据集在PCR、SVR、PLSR上进行建模并对比4种不同模型的预测效果。其次,在6种不同数据预处理的基础上,将ECA-1D-CNN模型与1D-CNN模型进行对比,以决定系数R2、绝对误差MAE、均方根误差RMSE作为评价指标来分析预测模型的泛化能力。结果表明,SG+Normalization预处理下的ECA-1D-CNN模型效果最优,该方法能够对6~30 mg·100 mL^(-1)的葡萄糖混合溶液浓度进行有效预测,其模型训练集R2可达到0.998,MAE为0.295,RMSE为0.343,测试集的R^(2)可达到0.993,MAE为0.498,RMSE为0.691。采用所提出的方法可以精准的预测静脉用药溶质的浓度,为智能化静配中心的无损检测提供了新的思路以及应用价值。 展开更多
关键词 葡萄糖混合溶液 tdlas 一维卷积神经网络 高效通道注意力机制
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基于VMD-HT的N2O气体TDLAS二次谐波信号解调方法的研究
16
作者 李欣芮 李野 赵鹏 《物理化学进展》 2025年第3期560-571,共12页
针对可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术中二次谐波信号的调谐与提取问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)与希尔伯特变换(HT)相结合的二次谐波解调方法。相较于传统锁相放大器(LIA)方法,该方法在无需外部参考信号,便可有效提取TDLA... 针对可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术中二次谐波信号的调谐与提取问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)与希尔伯特变换(HT)相结合的二次谐波解调方法。相较于传统锁相放大器(LIA)方法,该方法在无需外部参考信号,便可有效提取TDLAS信号中的二次谐波分量。主要通过对TDLAS信号进行带通滤波,以抑制非目标频段的干扰;随后采用变分模态分解(VMD)将滤波后的信号分解为若干内涵模态分量(IMF);进一步计算各IMF的包络信号,并通过希尔伯特变换提取其瞬时特性;最终,从具有目标频率特征的包络分量中提取二次谐波,实现对气体浓度信号的高效无参考解调。仿真结果对比表明,该方法在二次谐波信号提取的准确性和特征保留方面表现优越。 展开更多
关键词 tdlas N2O 变分模态分解 希尔伯特变换 二次谐波调谐
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TDLAS技术在瓦斯浓度检测仪中的应用 被引量：1
17
作者 贾鹏 王瑞 《煤炭加工与综合利用》 2025年第3期106-109,共4页
甲烷气体在煤矿开采中不仅影响作业人员的身体健康,甲烷浓度较高的情况下甚至会威胁到作业人员生命安全,传统甲烷检测仪面对复杂的煤矿环境和检测位置,容易出现检测灵敏度较低以及检测准确度较差的问题,因此针对该问题提出利用甲烷气体1... 甲烷气体在煤矿开采中不仅影响作业人员的身体健康,甲烷浓度较高的情况下甚至会威胁到作业人员生命安全,传统甲烷检测仪面对复杂的煤矿环境和检测位置,容易出现检测灵敏度较低以及检测准确度较差的问题,因此针对该问题提出利用甲烷气体1653.72 nm波长的物理特性,提取甲烷气体二次谐波的方式,基于TDLAS技术设计检测系统,进行对比试验研究表明:该系统具有灵敏度高、检测误差小的特点,不同温度下,甲烷体积分数<5%时灵敏度较好,标准浓度与实际浓度误差低于0.15%,检测结果拟合度达到0.988,能够满足煤矿生产过程中对检测精度、稳定性和重复性的实际检测需求。 展开更多
关键词 二次谐波 tdlas技术 灵敏度 甲烷浓度 拟合度
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使用TDLAS系统的低浓度CO检测
18
作者 王国水 张超峰 +4 位作者 栗佩康 裴彦军 李彬 朱旺旺 赵明阳 《激光与红外》 北大核心 2025年第3期368-373,共6页
目前基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术,已经可以实现许多种类气体浓度的高精度检测。但在实际的工程应用和仪器的批量生产当中,囿于一些激光器本身性能以及检测仪器体积的限制(无法使用更大的反射池),以及环境因素的影响,给低... 目前基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术,已经可以实现许多种类气体浓度的高精度检测。但在实际的工程应用和仪器的批量生产当中,囿于一些激光器本身性能以及检测仪器体积的限制(无法使用更大的反射池),以及环境因素的影响,给低浓度气体分辨造成困难或者使检测精度受到影响。为改善这一问题,本文将主要介绍一种采用固定波门和差值的计算方法,来实现对低浓度的一氧化碳有效分辨,并在不同的温度条件下,对低浓度一氧化碳进行实测。检测结果表明,在恒定的温度条件下,检测10.01 ppm的CO的误差为2.2%,在12℃的温差范围内,检测最大误差为-1.72 ppm。在不同的环境条件下,采用这种处理方式,能够有效地进行低浓度一氧化碳检测,测试结果能够满足工程实际使用需求,一定程度上抵消器件性能造成的影响。在批量较大或器件存在较大个体差异时,本文对于仪器研制设计和生产制造具有积极作用。 展开更多
关键词 tdlas 一氧化碳检测 浓度反演 FPGA
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基于TDLAS的天然气中水露点检测系统的研制
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作者 杨博 刘治华 +9 位作者 张登峰 朱师琳 宋超凡 王建帅 刘译文 陈文俊 谭恩 刘欢欢 胡雪蛟 吴岩 《中国测试》 北大核心 2025年第S1期296-302,共7页
天然气是高效清洁的能源,水是天然气中有害无益的成分,水含量较高时,除了会生成水合物减小输气量,还会造成管道、阀门等的腐蚀,影响天然气的运输和使用,实时监测天然气中的含水量十分重要。该文基于多维激光吸收光谱技术研制水含量检测... 天然气是高效清洁的能源,水是天然气中有害无益的成分,水含量较高时,除了会生成水合物减小输气量,还会造成管道、阀门等的腐蚀,影响天然气的运输和使用,实时监测天然气中的含水量十分重要。该文基于多维激光吸收光谱技术研制水含量检测系统,研究具有自主知识产权的激光光谱频段,解决激光法水含量测量中甲烷对水吸收谱线重叠的干扰问题,系统在实验室和现场均进行测试,结果表明,该系统检测精度较高,能够准确反映待测气体中水含量。 展开更多
关键词 tdlas 水含量检测 天然气
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基于BOA-VMD-AWTD算法的TDLAS检测信号降噪方法研究
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作者 张伏 刘志华 +2 位作者 颜宝苹 王甲甲 付三玲 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第10期2915-2921,共7页
为降低可调谐半导体激光吸收光谱技术中二次谐波信号中噪声对信号质量及浓度反演准确性的影响,本研究以重构信号与参考信号均方误差和相关性损失相结合构建优化目标函数,采用BOA优化VMD关键参数惩罚因子α、分解层数k、小波分解层数和... 为降低可调谐半导体激光吸收光谱技术中二次谐波信号中噪声对信号质量及浓度反演准确性的影响,本研究以重构信号与参考信号均方误差和相关性损失相结合构建优化目标函数,采用BOA优化VMD关键参数惩罚因子α、分解层数k、小波分解层数和阈值系数,获得最优参数组合,提高VMD信号分解准确性,结合本征模态函数能量分布和相关性指标,设计基于能量-相关性融合的评分机制,提升算法在不同信号特征下自适应能力。以CO气体在1567 nm处吸收光谱为例,选取EMD、VMD、BOA-VMD、PSO-VMD及BOA-VMD-AWTD五种降噪算法通过仿真对所提方法有效性验证,仿真结果表明,BOA-VMD-AWTD降噪算法表现最佳,SNR提升14.70 dB,NCC值达0.9993。分别采用PSO-VMD、BOA-VMD、BOA-VMD-AWTD对试验获得的二次谐波信号降噪处理,试验结果表明,0.01%~0.10%浓度范围内不同浓度CO二次谐波降噪后信号幅值线性拟合度R2达0.999。为验证BOA-VMD-AWTD算法稳定性,对预设体积浓度为0.05%CO连续采样,并对采集浓度数据稳定性分析,降噪后标准差σ为0.0005%,噪声得到有效抑制,降噪前后信号均值保持不变,为TDLAS信号处理提供有效技术支持。 展开更多
关键词 tdlas 变分模态分解 小波阈值降噪 蝴蝶优化算法
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