Главная Каталог статей Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы Методы и приборы контроля и диагностики материалов, веществ и природной среды

Лазерный оптико-акустический анализ сложных газовых смесей

Авторы: Городничев В.А., Белов М.Л., Федотов Ю.В., Еременко Л.Н.	Опубликовано: 03.09.2015
Опубликовано в выпуске: #4(103)/2015
DOI: 10.18698/0236-3933-2015-4-34-48
Раздел: Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы \| Рубрика: Методы и приборы контроля и диагностики материалов, веществ и природной среды
Ключевые слова: лазерный метод, оптико-акустика, сложные газовые смеси, количественный газоанализ, байесовские оценки

Рассмотрена задача определения концентраций газовых компонентов из многоспектральных лазерных оптико-акустических измерений в случае сложных газовых смесей, в которых присутствуют газовые компоненты без ярко выраженного максимума в спектре поглощения или с концентрациями, значительно меньшими концентраций других компонентов газовой смеси. Описаны результаты экспериментальных исследований на разработанном лабораторном измерительном комплексе на основе лазерного оптико-акустического газоанализатора и результаты математического моделирования. Проведен сравнительный анализ методов определения концентраций газов из данных многоспектральных лазерных оптико-акустических измерений. Показано, что в случае сложных газовых смесей использование метода, основанного на построении байесовской оценки решения уравнения лазерного оптико-акустического газо-анализа, обеспечивает наименьшие погрешности определения концентраций газовых компонентов.

Литература

[1] Лазерная оптико-акустическая спектроскопия межмолекулярных взаимодействий в газах / Ю.Н. Пономарев, Б.Г. Агеев, М.В.Зигрист, В.А. Капитанов, Д. Куртуа, О.Ю. Никифорова. Томск: МГП "РАСКО", 2000. 200 с.

[2] Козинцев В.И., Белов М.Л., Городничев В.А., Федотов Ю.В. Лазерный оптико-акустический анализ многокомпонентных газовых смесей. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 352с.

[3] Основы количественного лазерного анализа / В.И. Козинцев, М.Л. Белов, В.А. Городничев, Ю.В. Федотов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 464 с.

[4] Uotila J., Koskinen V., Kauppila J. Selective differential photoacoustic method for trace gas analysis // Vibrational spectroscopy. 2005. Vol. 38. P. 3-9.

[5] Bageshwar D.V., Pawar A.S., Khanvilkar V.V., Kadam V.J. Photoacoustic Spectroscopy and Its Applications // Eurasian J. Anal. Chem. 2010. Vol. 5 (2). P. 187-203.

[6] Elia A., Lugara P.M., Di Franco C., Spagnolo V. Photoacoustic Techniques for Trace Gas Sensing Based on Semiconductor Laser Sources // Sensors. 2009. Vol. 9. P. 9616-9628.

[7] Holthoff E., Bender J., Pellegrino P., Fisher A. Quantum Cascade Laser-Based Photoacoustic Spectroscopy for Trace Vapor Detection and Molecular Discrimination // Sensors. 2010. Vol. 10. P. 1986-2002.

[8] Bratu A.M., Petrus M., Patachia M., Dumitras D.C. Carbon Dioxide And Water Vapors Detection From Surgical Smoke By Laser Photoacoustic Spectroscopy // U.P.B. Sci. Bull., Series A. 2013. Vol. 75. Iss. 2. P. 139-146.

[9] Dumitras D.C., Bratu A.M., Popa C. CO2 Laser Photoacoustic Spectroscopy: I. Principles. Режим доступа: http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/32631.pdf (дата обращения 20.02.2015).

[10] Hueglin C., Fischer A., Graf P, Schwarzenbach B., Buchmann B. Measurement of Ammonia in Ambient Air using Photoacoustic Spectroscopy. Режим доступа: http://www.ecophysics.com/data/leaflets/Hueglin_etal_Poster%20UAQ2005.pdf (дата обращения 20.02.2015).

[11] Michaelian A.H. Photoacoustic IR Spectroscopy: Instrumentation, Applications and Data Analysis, Second Edition. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010. 385 p.

[12] Ageev B.G., Ponomarev Yu.N., Sapozhnikova V.A. Laser Photoacoustic Method for Disc Tree-Ring Gas Analysis // World Environment. 2012. Vol. 2. No. 2. P. 4-10.

[13] Существующие подходы к решению некорректных задач. Режим доступа: http://pelbook.narod.ru/2004/02.htm (дата обращения 20.11.2014).

[14] Neubauer A. Inverse and Ill-Posed Problems. 2008. Режим доступа: http://www.impan.pl/BC/Arch/2008/08NeubauerCourse.pdf (дата обращения 20.02.2015).

[15] Катаев М.Ю., Бойченко И.В. Программное и методическое обеспечение задач лидарного зондирования атмосферы. Томск: STT, 2007. 246 с.

[16] Еременко Л.Н., Козинцев В.И., Городничев В.А. Метод байесовских оценок в задаче лазерного газоанализа // Изв. вузов. Физика. 2008. № 9. С. 29-35.