Výzkumný tým vedený profesorem Zhangem Zhirongem z Institutu optiky a přesné mechaniky Anhui, Hefei Institutes of Physical Science, Čínská akademie věd, nedávno dosáhl významného pokroku ve studiu základní technologie rekonstrukce pro široko-spektrální absorpční plyny. Zjištění nazvaná „Rekonstrukce základní linie pro širokospektrální absorpční charakteristiky směsí alkanů na základě laserové absorpční spektroskopie“ byla publikována v mezinárodním akademickém časopise Analytical Chemistry.
Přímá absorpční spektroskopie je nejrozšířenější metodou kvantitativní analýzy plynů v rámci laserové absorpční spektroskopie. Přesnost jeho měření však do značné míry závisí na přesném získání základní intenzity dopadajícího světla-intenzity světelného signálu bez absorpce plynem. U plynů s širokopásmovými absorpčními charakteristikami, jako jsou alkany (např. propan, butan), jsou absorpční čáry hustě nahromaděné a souvislé, často postrádají zřetelné oblasti bez absorpce-. Tato charakteristika činí tradiční metody korekce základní linie,-jako je absorpční-metoda předpovědi prostředí zdarma nebo polynomiální přizpůsobení-neefektivní nebo zcela nespolehlivé ve skutečných{11}}scénářích průmyslového dynamického monitorování, což vytváří kritickou překážku pro vysoce přesné{12}}aplikace této technologie.
S ohledem na naléhavý požadavek průmyslové bezpečnosti na vysoce{0}}přesné{1}}monitorování alkanových značkovacích plynů v reálném čase-zejména v aplikacích, jako je detekce úniků ropných a plynových nádrží,{3}}výzkumný tým inovativně navrhl strategii rekonstrukce se dvěma-základními vlnovými délkami založenou na fyzikálních principech. Základní koncept využívá fyzické korelace v rámci optické cesty spíše než se spoléhat na složité algoritmické předpoklady nebo rozsáhlé trénování dat. Tým zjistil, že v různých -reflexních absorpčních buňkách vykazují kolísání intenzity světla způsobené faktory, jako jsou změny teploty a jitter optických komponent, silné korelace napříč různými vlnovými délkami.
S využitím tohoto fyzikálního mechanismu tým úspěšně vytvořil robustní lineární model spojující cílovou vlnovou délku (1686 nm, primárně pro monitorování propanu a butanu) s referenční vlnovou délkou (1653 nm, primárně pro monitorování metanu). Nepřetržitým sledováním přesně měřitelných změn základní linie v kanálu referenční vlnové délky tento model synchronně a přesně rekonstruuje neznámou základní linii v širokém absorpčním pásmu cílové vlnové délky. Tento přístup řeší problém chybějících „kotevních bodů“ pro základní kalibraci v širokospektrálních plynech-.
Experimentální ověření ukazuje, že za podmínek dynamického cyklování teplot v rozsahu od -10 stupňů do 30 stupňů zůstává relativní střední-střední-kvadratická chyba této základní metody rekonstrukce pod 1,63 %. Při aplikaci na výpočty absorbance pro propan, butan a jejich směsi zavedla rekonstruovaná základní linie maximální relativní chybu pouze 1,7 %. Tato práce přeměňuje hlavní výzvu měření v přímé absorpční spektroskopii do řešení založeného na měřitelných fyzikálních korelacích, které nabízí nový přístup k vysoce{9}}přesnému online monitorování{10}} širokospektrálních absorbujících plynů v reálném čase ve složitých průmyslových prostředích, jako je petrochemická bezpečná výroba.
