量子电子学报

作者：田川,邹丽昌,阮斌,黄俊,邓瑶,阮真,卢志民,姚顺春,∗

单位：1 广州珠江电力有限公司, 广东 广州 511457;2 华南理工大学电力学院, 广东 广州 510640;3 广东省能源高效清洁利用重点实验室, 广东 广州 510640;4 广东省能源高效低污染转化与工程技术研究中心, 广东 广州 510640

关键词：光谱学,滤波降噪,经验模态分解,低浓度 NO,Allan 方差,

基金：Supported by National Key Research and Development Program of China (国家重点研发计划, 2019YFE0109700), Key Program ofGuangzhou Science and Technology Plan (广州市科技计划重点项目, 201904020017)

为了实现低浓度 NO 的高灵敏检测, 选用中心波长位于 5.18 µm 的量子级联激光器 (QCL) 和光程为25 cm 的单光程气体池, 设计并搭建了 NO 的可调谐二极管激光吸收光谱 (TDLAS) 检测系统。为降低系统噪声的影响, 以提高 NO 的检测灵敏度, 并降低检测下限, 研究了对波长调制光谱 (WMS) 的二次谐波 (2 f ) 信号进行滤波降噪的经验模态分解 (EMD) 算法, 识别并去除被检测信号中隐藏的高频噪声和光学条纹, 并与其他几种常用的滤波方法对 2 f 信号的降噪效果进行了比较。在此基础上开展了NO连续监测实验, 采用 Allan方差分析比较了EMD滤波降噪前后系统的稳定性和检测下限。研究结果表明: EMD 降噪后检测系统的响应线性度达到 0.999; 体积浓度为 30 × 10−6 的 NO 检测浓度波动范围由 29:424 × 10−6 ∼ 33:184 × 10−6 缩小至29:585 × 10−6 ∼ 31:273 × 10−6, 相对误差范围由 0.17%∼10.61% 降低至 0 ∼ 4:24%; 在 1.5 s 的平均时间内, 系统检测下限由 653 × 10−9 降至 442 × 10−9 ; 在最佳平均时间下, 系统检测下限由 272:7 × 10−9 降至 185:5 × 10−9 , 证明了此方法可以有效提高检测系统的 NO 检测准确度、灵敏度, 进一步降低了检测下限。

来源：2021年第5期

《量子电子学报》期刊编辑部

查看量子电子学报杂志2021年第5期