留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

应用于天然气的近红外CO气体分析系统的实验研究

李国林 刘文雅 季文海

李国林, 刘文雅, 季文海. 应用于天然气的近红外CO气体分析系统的实验研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 114-119. doi: 10.3788/IRLA201948.S117007
引用本文: 李国林, 刘文雅, 季文海. 应用于天然气的近红外CO气体分析系统的实验研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 114-119. doi: 10.3788/IRLA201948.S117007
Li Guolin, Liu Wenya, Ji Wenhai. Experimental research on near-infrared CO gas analysis system for natural gas[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(S1): 114-119. doi: 10.3788/IRLA201948.S117007
Citation: Li Guolin, Liu Wenya, Ji Wenhai. Experimental research on near-infrared CO gas analysis system for natural gas[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(S1): 114-119. doi: 10.3788/IRLA201948.S117007

应用于天然气的近红外CO气体分析系统的实验研究

doi: 10.3788/IRLA201948.S117007
基金项目: 

山东省自然科学基金(ZR2017LF023);中国石油大学自主创新基金(15CX02121A);青岛市科技惠民专项(17-3-3-89-nsh)

详细信息
    作者简介:

    李国林(1987-),男,讲师,博士,主要从事激光光谱技术的气体检测在化工过程分析和安全检测方面的研究。Email:liguolin@upc.edu.cn

    通讯作者: 季文海(1975-),男,副教授,博士,主要从事光谱分析技术方面的研究。Email:gas_upc@foxmail.com
  • 中图分类号: O436

Experimental research on near-infrared CO gas analysis system for natural gas

  • 摘要: 基于CO气体分子在1.56 m处的泛频吸收带,结合波长调制技术和谐波检测技术,采用长光程气体吸收池,研制了一种应用于天然气的CO浓度分析系统。该系统主要由激光器驱动模块(压控恒流源和温度控制电路)、Herriot型气体吸收池气室、锁相放大电路等信号处理模块构成。利用混合模拟气站模拟天然气环境,配备不同标准浓度的CO气体,经实验验证,该分析系统的最低检测下限5.6 ppm(1 ppm=10-6),浓度为0.05%的CO气体的相对误差小于2%;对于10%浓度的标准CO气体的相对误差小于1.8%。当被测CO气体浓度在0~100 ppm范围时,其系统检测灵敏度为0.09 mV/ppm;同采用QCL(Quantum Cascade Laser)的CO检测系统相比,该系统具有性价比高、适用于复杂油气开发场合等优势,在石油化工天然气领域具有很大的应用价值。
  • [1] Shemshad J, Aminossadati S M, Kizil M S. A review of develop-ments in near infrared methane detection based on tunable.diodelaser[J]. Sensors and Actuators B, 2012, 171-172:77-92.
    [2] Khors A, Shabani Z, Ranjbar M, et al. Application of a characterized difference-frequency laser source to carbon monoxide trace detection[J]. Chin Phys B, 2012, 21(6):064213.
    [3] Shemshad J. Design of a fibre optic sequential multipoint sensor for methane detection using a single tunable diode laser near 1666 nm[J]. Sensors and Actuators B, 2013, 186:466-477.
    [4] Hagan S O, Northern J H, Gras B, et al. Multi species sensing using multi mode absorption spectroscopy with mid infrared interband cascade lasers[J]. Appl Phys B, 2016, 122:173.
    [5] Wang Zhennan, Ye Wangquan, Luan Xiaoning, et al. Preliminary investigation into feasibility of dissolved methane measurement using cavity ringdown spectroscopy technique[J]. Front Phys, 2016, 11(6):114207.
    [6] Peng Chen, Chen Gang, Tang Jianping, et al. high-speed mid-infrared frequency modulation spectroscopy based on quantum cascade laser[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2018, 28(16):1727-1730.
    [7] Mcculloch M T, Langford N, Duxbury G. Real-time trace-level detection of carbon dioxide and ethylene in car exhaust gases[J]. Applied Optics, 2005, 44(14):2887-2894.
    [8] Teichert H, Fernholz T, Eber V. Simultaneous in situ measurement of CO, H2O, and gas temperatures in a full-sized coal-fired power plant by near-infrared diode lasers[J].Applied Optics, 2003, 42(12):2043-2051.
    [9] Shao Xin, Wang Feng, Zhang Xinghui, et al. CO gas system of quasi-continuous laser modulation absorption spectroscopy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(5):0506006. (in Chinese)
    [10] Durry G, Megie G. In situ measurements of H2O from a stratospheric balloon by diode laser direct-differential absorption spectroscopy at 1.39 mm[J]. Applied Optics, 2000, 39(30):5601-5608.
    [11] Li Guolin, Sui Yue, Dong Ming, Ye Weilin, et al. Development of a CO detection device based on mid-infrared absorption spectroscopy at 4.6m[J]. Appl Phys B, 2015, 119(2):287-296.
    [12] Spearrin R M, Goldenstein C S, Jeffries J B, et al. Quantum cascade laser absorption sensor for carbon monoxide in high-pressure gases using wavelength modulation spectroscopy[J].Applied Optics, 2014, 53(9):1938-1946.
    [13] 诸林. 天然气加工工程[M]. 北京:石油工业出版社, 1996:1938-1946.
  • [1] 王添, 吴卫, 张紫芸馨.  利用近红外吸收光谱特性实现酒精浓度的非接触式测量系统的设计 . 红外与激光工程, 2023, 52(12): 20230510-1-20230510-7. doi: 10.3788/IRLA20230510
    [2] 李恒宽, 朴亨, 王鹏, 姜炎坤, 李峥, 陈晨, 曲娜, 白晖峰, 王彪, 李美萱.  基于近红外吸收光谱技术的高精度CO2检测系统的研制 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20210828-1-20210828-7. doi: 10.3788/IRLA20210828
    [3] 董亚魁, 刘俊良, 孙林山, 李永富, 范书振, 高亮, 刘兆军, 赵显.  基于InGaAs NFAD的集成型低噪声近红外单光子探测器(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220907-1-20220907-8. doi: 10.3788/IRLA20220907
    [4] 吕沛桐, 宋凯文, 孙铭阳, 王浩然, 陈晨, 张天瑜.  近红外波长扫描激光高精度FBG解调系统 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210230-1-20210230-7. doi: 10.3788/IRLA20210230
    [5] 史屹君, 武鸿涛, 刘文皓, 苏子博, 刘洋.  近红外光谱吸收技术的无线电子鼻设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210374-1-20210374-6. doi: 10.3788/IRLA20210374
    [6] 吕嘉明.  利伐沙班的定量检测:拉曼光谱法与远红外吸收光谱法 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20210038-1-20210038-5. doi: 10.3788/IRLA20210038
    [7] 张旭, 金伟其, 李力, 王霞, 秦超.  天然气泄漏被动式红外成像检测技术及系统性能评价研究进展 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 47-59. doi: 10.3788/IRLA201948.S204001
    [8] 魏杨, 王绪泉, 魏永畅, 刘煦, 黄张成, 黄松垒, 方家熊.  微型近红外物联网节点的传感器输出数字化应用研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 904002-0904002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0904002
    [9] 王琦龙, 李裕培, 翟雨生, 计吉焘, 邹海洋, 陈广甸.  等离激元增强金硅肖特基结近红外光电探测器进展 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 203002-0203002(14). doi: 10.3788/IRLA201948.0203002
    [10] 申远, 于磊, 陈素娟, 沈威, 陈结祥, 薛辉.  高分辨率近红外成像光谱仪光学系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 814005-0814005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0814005
    [11] 李国林, 季文海, 王一丁.  中红外差分式CO检测仪的设计与实验 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 404005-0404005(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0404005
    [12] 李博, 徐晓婷, 郑雪晴.  脂肪测量的近红外光谱研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 50-54. doi: 10.3788/IRLA201847.S104003
    [13] 吴佳彬, 陈云善, 高世杰, 吴志勇.  高精度近红外光斑位置检测模型研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 717001-0717001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0717001
    [14] 周玉蛟, 任侃, 钱惟贤, 王飞.  基于光电二极管反偏的光电检测电路的噪声分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 117003-0117003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0117003
    [15] 王正刚, 康青, 沈志强, 陈善静, 崔长彬.  一种三波段成像对比演示系统设计与初步应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 115-119. doi: 10.3788/IRLA201645.S218002
    [16] 郑权, 韩志刚, 陈磊.  近红外谱域显微干涉仪的位移传感特性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1017002-1017002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1017002
    [17] 李宸阳, 段发阶, 许飞, 蒋佳佳.  污水油分与悬浮物光学在线检测方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3431-3436.
    [18] 黄振, 蒋远大, 孙志斌, 郑福, 王超, 翟光杰.  近红外单光子读取电路 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 464-468.
    [19] 潘雪涛, 屠大维, 邬华芝.  基于能量中心的电力机车接触导线几何参数视觉检测方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4105-4110.
    [20] 韩艳丽, 王铎, 张健, 樊利恒, 孙腾飞.  近红外多视场白天测星分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2202-2208.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  362
  • HTML全文浏览量:  77
  • PDF下载量:  30
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-01
  • 修回日期:  2018-12-14
  • 刊出日期:  2019-04-25

应用于天然气的近红外CO气体分析系统的实验研究

doi: 10.3788/IRLA201948.S117007
    作者简介:

    李国林(1987-),男,讲师,博士,主要从事激光光谱技术的气体检测在化工过程分析和安全检测方面的研究。Email:liguolin@upc.edu.cn

    通讯作者: 季文海(1975-),男,副教授,博士,主要从事光谱分析技术方面的研究。Email:gas_upc@foxmail.com
基金项目:

山东省自然科学基金(ZR2017LF023);中国石油大学自主创新基金(15CX02121A);青岛市科技惠民专项(17-3-3-89-nsh)

  • 中图分类号: O436

摘要: 基于CO气体分子在1.56 m处的泛频吸收带,结合波长调制技术和谐波检测技术,采用长光程气体吸收池,研制了一种应用于天然气的CO浓度分析系统。该系统主要由激光器驱动模块(压控恒流源和温度控制电路)、Herriot型气体吸收池气室、锁相放大电路等信号处理模块构成。利用混合模拟气站模拟天然气环境,配备不同标准浓度的CO气体,经实验验证,该分析系统的最低检测下限5.6 ppm(1 ppm=10-6),浓度为0.05%的CO气体的相对误差小于2%;对于10%浓度的标准CO气体的相对误差小于1.8%。当被测CO气体浓度在0~100 ppm范围时,其系统检测灵敏度为0.09 mV/ppm;同采用QCL(Quantum Cascade Laser)的CO检测系统相比,该系统具有性价比高、适用于复杂油气开发场合等优势,在石油化工天然气领域具有很大的应用价值。

English Abstract

参考文献 (13)

目录

    /

    返回文章
    返回