基于多特征波长光谱分析的天然气泄漏遥测系统

【摘要】：为快速地、大范围地对天然气管道进行泄漏监测,设计了基于静态傅里叶变换干涉系统的甲烷气体浓度遥测系统。采用对准甲烷分子吸收峰的红外光源照射被测区域,再由聚光准直系统和干涉模块完成干涉条纹的获取。最后,通过多特征波长光谱分析算法计算被测区域的浓度程长积,进而反演相应的甲烷浓度。通过HITRAN光谱数据库选择了1.65μm的主特征吸收峰,从而光源使用1.65μm的DFB激光器。为了在不增加系统硬件结构的基础上提高检测精度及稳定性,引入辅助波长求解吸光度比值,进而通过多特征波长比例运算的方法获得被测气体的浓度程长积。实验针对泄漏速度恒定的标准甲烷液化气罐检测,采用PN1000型便携式甲烷检测仪的检测数据作为标准数据与本系统的测试数据进行对比,测试距离分别为100,200和500m。实验结果显示,甲烷浓度检测值在泄漏一段时间稳定后,系统检测值也基本保持稳定。对100m的检测距离而言,浓度程长积的检测误差小于1.0%。随着测试距离的增大,检测误差也相应的增大,距离500m的检测误差小于4.5%。总之,在气体泄露稳定后系统检测误差均小于5.0%,满足野外天然气泄漏遥测要求,该方法采用差分思想,在求解吸光度比率的过程中将误差消除,降低了外界干扰造成的误差,从而提高系统的检测精度及稳定性。 【作者单位】： 中北大学计算机与控制工程学院;中北大学信息与通信工程学院;山西省财政税务专科学校;
【关键词】： 遥测 天然气泄漏 静态傅里叶变换干涉系统 浓度程长积
【基金】：国家自然科学基金项目(青年科学基金项目)(51305409)资助
【分类号】：O433.4
【正文快照】： 引言天然气的用量随着我国经济的快速发展不断增大,相应的天然气管道也越来越多[1]。管道常常因为环境、人为等原因而造成损坏,当管道发生破裂、老化等现象时,会在泄漏点附近产生天然气云团。由于其暴露在空气之中,当遇到明火将是极其危险的[2,3]。关于天然气泄漏的爆炸事件屡

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