基于TDLAS技术与小波变换去噪算法的甲烷浓度检测

作     者：梁承权 吕德深 朱浩亮 陆晓 LIANG Chengquan;LYU Deshen;ZHU Haoliang;LU Xiao

作者机构：南宁学院机电与质量技术工程学院广西南宁530200 桂林理工大学信息科学与工程学院广西桂林541006 

出 版 物：《红外技术》 (Infrared Technology)

年 卷 期：2023年第45卷第2期

页      面：209-216页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

基　　金：2021年广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2021KY1806) 

主　　题：甲烷浓度检测 TDLAS技术 二次谐波信号 小波变换阈值算法 去噪处理 

摘      要：为进一步提高甲烷浓度检测精度,搭建了基于TDLAS(tunable diode laser absorption spectroscopy)技术的甲烷浓度检测实验系统,利用甲烷在波长1653.72 nm处吸收强度很高且可以最大限度消除其他气体干扰的特性,通过提取二次谐波信号实现甲烷浓度检测。然后分别采用heursure硬阈值算法、heursure软阈值算法和sqtwolog固定阈值算法作为小波变换阈值算法,通过分析未去噪及小波变换去噪处理后得到的甲烷吸收信号谱图、甲烷二次谐波信号谱图、甲烷吸收信号的信噪比和均方根误差,优选sqtwolog固定阈值算法作为小波变换阈值算法。不同浓度的甲烷标气线性拟合实验及特定浓度的甲烷标气重复性实验结果表明:通过小波变换(采用sqtwolog固定阈值算法)能有效降低噪声干扰,去噪处理后提取的二次谐波信号与甲烷真实浓度拟合优度R^(2)为0.984,拟合效果更佳。采用TDLAS技术结合小波变换去噪算法,实现甲烷浓度检测的同时也能提高甲烷浓度检测精度。