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基于TDLAS技术的气体检测关键技术研究

基于TDLAS技术的气体检测关键技术研究

作者：连久翔东南大学

学位级别：硕士

可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术具有灵敏度高、精度高、响应速度快、非侵入性等优点,适用于痕量气体检测和燃烧过程诊断等领域,已被广泛应用在大气环境污染气体监测、燃煤锅炉以及... 详细信息

可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术具有灵敏度高、精度高、响应速度快、非侵入性等优点,适用于痕量气体检测和燃烧过程诊断等领域,已被广泛应用在大气环境污染气体监测、燃煤锅炉以及航空航天发动机燃烧诊断中。但是,在航空发动机、燃煤电厂等复杂环境下进行气体参数检测时,由于环境中强振动、强湍流等因素的影响,测量得到的光强信号将失真,无法用于提取有用的信息,影响测量精度。因此提高气体参数测量的准确性就显得尤为重要。本文对基于TDLAS技术的气体检测关键技术进行了研究。针对在复杂恶劣的环境中,强振动、强湍流、颗粒物干扰等因素会对光强信号产生影响,导致测量结果的准确性不高,影响气体检测准确性和灵敏度的问题,本文开展的研究工作如下:1.建立了一种气体浓度测量误差分析模型,用于分析环境中干扰信号对测量气体浓度时带来的影响,优化测量参数,提高测量系统的气体参数测量性能。首先,利用仿真产生不同幅值与不同频率的多组单频干扰信号对TDLAS光强信号进行干扰,得到受干扰影响的浓度测量结果,并对仿真得到的误差结果进行了分析。然后,在此基础上就干扰信号的幅值及频率与浓度误差之间的关系进行建模,得到了浓度误差与干扰幅值及频率之间的近似表达式。最后,通过搭建甲烷浓度实验验证系统,采集单一频率干扰下的光强信号并进行甲烷浓度计算,将实验获得的甲烷浓度误差与通过模型计算出的甲烷浓度误差进行对比,验证了所建模型的有效性。2.针对复杂环境下光强信号易受高频干扰影响的问题,提出了一种基于高频参考光频分复用技术。通过对探测光强信号在参考光信号频率下进行数字锁相和低通滤波,能将干扰信号提取出来。再将探测光强信号与提取出的干扰信号相除,透射光强得到修正,提高了强干扰下的气体浓度测量的准确性。首先,通过数值仿真单一频率与不同频率范围干扰信号对光强信号的影响,分析仿真的甲烷浓度计算结果,从理论上初步验证了该方法的可行性。然后,通过选用中心波数为6046.95 cm(波长为1653.72nm)的DFB激光器搭建测量系统进行甲烷浓度实验验证,验证了该方法的可行性及有效性。3.针对实际测量环境中强干扰对气体浓度测量产生较大影响的问题,对甲烷浓度测量系统进行的优化设计。该系统将激光器温度电流控制模块、气体探测模块等硬件模块与软件系统相结合,搭建出了甲烷浓度测量系统。根据实际测量需求对激光器温度电流控制模块、信号发生和采集模块等硬件设备进行选型。同时以基于高频参考光频分复用技术为基础开发设计了气体浓度测量的Lab VIEW软件系统。通过改变进入气体吸收池中的甲烷气体流速,由20m L/min瞬间上升到200m L/min,模拟测量现场的强干扰,对该系统的硬件与软件系统进行了可靠性验证,并验证了该样机对甲烷气体测量的准确性与可靠性。

关键词：可调谐半导体激光器吸收光谱波长调制免标定测量浓度检测强干扰误差分析

基于高频参考光的频分复用技术实现强干扰下的气体浓度测量

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光学学报 2020年第16期40卷 186-198页

作者：连久翔周宾王一红李剑东南大学能源与环境学院江苏南京210096 南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210023

在利用激光吸收光谱技术测量气体参数时,复杂环境中存在的强干扰会对提取到的探测光强的谐波信号产生较大影响,导致气体参数检测不准确。为此,提出了一种基于高频参考光的频分复用技术。该技术利用高频参考信号实现了对干扰信号的提取... 详细信息

在利用激光吸收光谱技术测量气体参数时,复杂环境中存在的强干扰会对提取到的探测光强的谐波信号产生较大影响,导致气体参数检测不准确。为此,提出了一种基于高频参考光的频分复用技术。该技术利用高频参考信号实现了对干扰信号的提取与探测光强的修正,进而准确地提取到了探测光强的谐波信号,提高了气体参数测量的准确性,拓展了光谱吸收法的应用范围。通过数值仿真及搭建甲烷浓度实验系统,验证了所提方法具有高频干扰抑制效果好、气体参数测量准确性高的特点。

关键词：光谱学吸收光谱频分复用强干扰气体浓度测量

基于波数漂移修正算法的免标定固定点波长调制技术

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光学学报 2019年第8期39卷 364-371页

作者：祝仰坤周宾王一红连久翔王汗青陈慈伟东南大学能源与环境学院

分布反馈式激光器在长期运行过程中存在出光中心波数漂移的问题,导致固定点波长调制技术测量气体浓度不准确。为解决该问题,提出了一种基于波数漂移修正算法的免标定固定点波长调制方法,实现了气体浓度的免标定测量。选择中心波数在4958... 详细信息

分布反馈式激光器在长期运行过程中存在出光中心波数漂移的问题,导致固定点波长调制技术测量气体浓度不准确。为解决该问题,提出了一种基于波数漂移修正算法的免标定固定点波长调制方法,实现了气体浓度的免标定测量。选择中心波数在4958.9674 cm-1处的吸收谱线测量CO2气体的浓度,以验证该方法的有效性。实验结果表明:修正算法克服了出光中心波数漂移对测量带来的不良影响,有效提高了气体浓度测量的准确性。

关键词：光谱学固定点波长调制免标定测量出光中心波数漂移漂移修正算法

生物质电厂新型烟气超净排放技术的研究与应用

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科技和产业 2021年第12期21卷 365-369页

作者：连久翔上海市机电设计研究院有限公司上海200040

随着国家环保力度不断加大,生物质电厂超净排放是必然趋势。发展新型烟气净化工艺是生物质电厂超净排放的重要举措。介绍一种新型烟气处理工艺路线“干法脱硫+袋式除尘器+中温选择性催化还原脱硝”,并对中试实验的实验结果进行分析。经... 详细信息

随着国家环保力度不断加大,生物质电厂超净排放是必然趋势。发展新型烟气净化工艺是生物质电厂超净排放的重要举措。介绍一种新型烟气处理工艺路线“干法脱硫+袋式除尘器+中温选择性催化还原脱硝”,并对中试实验的实验结果进行分析。经过该工艺处理后,生物质电厂烟气污染物均达到超净排放标准,即颗粒物、SO_(2)、NO_(x)排放浓度分别低于5、35、50 mg/Nm^(3)。

关键词：生物质电厂烟气处理干法脱硫中温除尘中温选择性催化还原脱硝

混合蒸发气动力下液化天然气海运航线配船优化

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交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 304-312页

作者：赵瑞嘉孙宇轩牛东翔谢新连大连海事大学综合运输研究所辽宁大连116026 广东大鹏液化天然气有限公司广东深圳518048

液化天然气运输船舶在航行过程中,可利用其装载货物的自然蒸发气与强制蒸发气作为船舶动力燃料。根据这一实际情况,提出混合蒸发气动力模式下液化天然气海运航线配船优化方法。通过构建船舶航速、蒸发气消耗量及航次交付量之间的关联函... 详细信息

液化天然气运输船舶在航行过程中,可利用其装载货物的自然蒸发气与强制蒸发气作为船舶动力燃料。根据这一实际情况,提出混合蒸发气动力模式下液化天然气海运航线配船优化方法。通过构建船舶航速、蒸发气消耗量及航次交付量之间的关联函数,权衡液化天然气强制蒸发量与航次成本间的反馈关系。考虑自有船和定期租船、航次运输时间、蒸发损失等因素,以液化天然气船队年运营成本最低为目标,设计混合蒸发气管理策略,建立液化天然气海上运输航线配船与航速联合优化模型。根据模型特点,将遗传算法与优化软件相结合,提出基于模型分解的嵌套求解算法。最后,以航运企业实际运营数据为背景开展案例分析,计算结果表明,采用混合蒸发气管理策略可使航运企业运营成本降低7.13%,船队闲置率降低4.8%。敏感性分析结果表明,随液化天然气现货价的增高,采用混合蒸发气管理策略调整强制蒸发气用量对企业运营成本的降低效果更加显著。

关键词：水路运输航线配船联合优化液化天然气蒸发气管理

国有企业招标采购过程中的廉政风险防控管理的有效开展

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中国市场 2024年第4期 92-95页

作者：连翔北京市燃气集团有限公司北京100035

廉政风险防控工作的开展是国有企业发展进程中反腐倡廉的重要手段。在国有企业招标采购实际进行过程中依然存在着因招标采购廉政风险方面的法律法规不健全、廉政思想教育不深入、欠缺监督防控管理、管理体系不完善、招标体系不健全等问... 详细信息

廉政风险防控工作的开展是国有企业发展进程中反腐倡廉的重要手段。在国有企业招标采购实际进行过程中依然存在着因招标采购廉政风险方面的法律法规不健全、廉政思想教育不深入、欠缺监督防控管理、管理体系不完善、招标体系不健全等问题导致廉政风险的发生。文章针对廉政风险发生的主要原因提出了相关防控管理措施,以加强国有企业招标采购过程中廉政风险的防控管理,有助于国有企业的高质量发展。

关键词：国企招标采购廉政风险防控管理

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绘本背景对孤独症儿童视觉注视影响的探讨

绥化学院学报 2024年第7期44卷 78-82页

作者：连翔泉州幼儿师范高等专科学校福建泉州362000

在以往关于孤独症儿童认知特点研究的基础上,梳理了孤独症儿童视觉注视的相关研究成果。以往研究有学者提出背景会影响孤独症儿童的视觉注视结果;也有学者提出背景不会影响孤独症儿童的视觉注视结果。通过对不同学者的观点进行分析和整... 详细信息

在以往关于孤独症儿童认知特点研究的基础上,梳理了孤独症儿童视觉注视的相关研究成果。以往研究有学者提出背景会影响孤独症儿童的视觉注视结果;也有学者提出背景不会影响孤独症儿童的视觉注视结果。通过对不同学者的观点进行分析和整理,并且结合以往的研究成果,提出背景会影响孤独症儿童的视觉注视结果。最后,结合研究结论对未来相关研究提出中肯的建议,以期能够为相关研究提供借鉴和支持。

关键词：绘本背景孤独症视觉注视

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利用随机去耦合推演谐振子的传播子

Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 192-198,I0102页

作者：邵久书北京师范大学化学学院高等量子研究中心北京100875

本文采用随机去耦合方法,将谐振子的量子演化转化为虚拟的两部分,它们分别由随机产生算符和随机灭算符确定讨论了两种解析虚拟算符的手段,一种基于相干态表示,另一种则基于位置和动量分解后的动量表示:联合两个虚拟传播子并对涉及的噪... 详细信息

本文采用随机去耦合方法,将谐振子的量子演化转化为虚拟的两部分,它们分别由随机产生算符和随机灭算符确定讨论了两种解析虚拟算符的手段,一种基于相干态表示,另一种则基于位置和动量分解后的动量表示:联合两个虚拟传播子并对涉及的噪声求统计评价就得到谐振子的量子传播子.整个过程的主要数学处理为求算高斯积分.

关键词：量子演化传播子谐振子随机去耦合

术前髌骨倾斜角对全膝关节置换术后疗效的影响

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中华骨科杂志 2024年第9期44卷 594-600页

作者：周皓沈凯王锦文谈正岗范卫民刘锋刘久翔南京医科大学第一附属医院骨科南京210029

目的探讨术前髌骨倾斜角对全膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)术后临床疗效的影响。方法回顾性分析南京医科大学第一附属医院2020年10月至2022年9月因膝关节骨关节炎行TKA(术中未行髌骨置换)的患者277例,男72例、女205例,年龄(6... 详细信息

目的探讨术前髌骨倾斜角对全膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)术后临床疗效的影响。方法回顾性分析南京医科大学第一附属医院2020年10月至2022年9月因膝关节骨关节炎行TKA(术中未行髌骨置换)的患者277例,男72例、女205例,年龄(69.16±6.77)岁(范围52~87岁),体质指数(27.01±3.81)kg/m^(2)(范围18.14~39.01 kg/m^(2))。根据术前髌骨倾斜角的大小将患者分为三组:倾斜角<5°为轻度倾斜组、5°≤倾斜角<10°为中度倾斜组、倾斜角≥10°为重度倾斜组。轻度组103例、中度组137例、重度组37例。比较手术前后膝前疼痛视觉模拟评分(visual analogue score,VAS)、美国特种外科医院(Hospital for Special Surgery,HSS)评分及髌骨Feller评分。结果所有患者均获得随访,随访时间为(15.73±3.06)个月(范围12~22个月)。术前髌骨倾斜角为6.86°±3.55°,术后改善至3.63°±2.61°,差异有统计学意义(t=19.086,P<0.001)。轻度组、中度组及重度组术后髌骨倾斜角均变小,与术前比较差异有统计学意义(P<0.05)。三组患者术后膝前VAS评分均降低,与术前比较差异有统计学意义,其中术后3、6、12个月的膝前VAS评分均小于术前;术后6、12个月组间比较差异均有统计学意义(P<0.05),重度组膝前VAS评分为(2.59±0.55)分、(2.03±0.55)分,大于轻度组的(2.15±0.38)分、(1.57±0.50)分和中度组的(2.19±0.49)分、(1.67±0.61)分。三组患者术后HSS评分均增加,与术前比较差异有统计学意义(P<0.05),其中术后3、6、12个月的HSS评分均大于术前。术后6、12个月组间比较差异均有统计学意义(P<0.05),重度组HSS评分为(86.27±2.04)分、(87.73±2.28)分,小于轻度组的(89.02±2.33)分、(89.83±1.48)分和中度组的(88.77±2.83)分、(89.52±1.95)分。三组患者术后髌骨Feller评分均增加,与术前比较差异有统计学意义(P<0.05),其中术后3、6、12个月的髌骨Feller评分均大于术前。术后6、12个月组间比较差异均有统计学意义(P<0.05),重度组髌骨Feller评分为(18.32±1.99)分、(20.32±1.60)分,小于轻度组的(20.92±1.01)分、(23.07±1.39)分和中度组的(20.91±1.95)分、(22.69±1.59)分。结论未行髌骨置换的TKA术前髌骨倾斜角增大可导致术后膝前疼痛、膝关节功能降低。

关键词：骨关节炎,膝关节成形术,置换,膝髌骨疼痛