第36卷，第6期 2016年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36 ,No. 6 ,pp1794-1798
June,2016
平
测量下限的实验研究
张立芳，王飞，，俞季斌，严建华，琴可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州310027
摘要基于可调谐微光吸收光谱技术，主要采用数据处理的方法如互相关、小波分析等降低光谱吸收技术的测量下限。采用可调谐激光吸收光谱技术中的波长调制技术，对较低浓度下的NH：进行了降低测量下限的试验研究。采用近红外波段2.25m附近的一组x十NH:吸收谱线，其强度远高于1.5xm处谱线，结合波长调制技术在最优信噪比的条件下对常温常压下不同浓度的NH进行了测量。为了保证实验条件下测量得到的二次谐波信号的峰值高度达到最大且信噪比最优，实验在调制系数为2.2左右的情况下，通过加载最优的高频调制信号来保证信噪比（SNR）。在10m长的Herriott池中探测到了浓度为0.6X10一的二次谐波信号，其中信号处理部分主要采用相关分析、多次平均以及小波变换分析来控制中心波长的移动和降低噪音的于扰。结果表明，经过数据处理以后的谐波信号，其检测下限降低到处理前的约百分之一，且不需要增加任何实验设备就可以很好的抑制噪音的影响，将相关分析和小波分析与波长调制技术相结合，这
种数据处理方法对于在线检测技术具有很好的实用价值。关键调波长调制技术；信号处理；小波变换；相关分析
中图分类号：TN307
引言
文献标识码：A
D0I ; 10. 3964/j. issn, 1000-0593 (2016 )06-1794-05
和高次谐波检测来抑制环境噪声的十扰从而提高测量下限，对于TDLAS技术以傅里叶变换为基础的小波分析关注及分析都很少[-]。因此，实验采用波长调制技术进行了较低浓
可调谐激光吸收光谱技术（TDLAS)由于具有高灵敏度、
高分辨率以及高选择性等优点，使其成为重要的气体浓度、温度、线强等参数的在线测量方法。近几年来，TDLAS无论是在工业中的痕量气体分析领域还是在环境监测领域，都引起广泛的关注与研究。尤其是测量方法中较为常用的波长调制技术(WMS），结合一定的信号处理技术可以有效的降低环境噪声的干扰，提高信噪比（SNR），非常适合低浓度痕量气体在线检测与分析[-2]
作为一种还原剂NH：常被用来脱除锅炉尾部烟气中的 NO.，对于电厂脱硝过程中未及时反应的低浓度逃逸NH 的在线检测，其现场环境恶劣，背景信号干扰严重，使得测量得到的信号受到很大的干扰。目前，电厂对逃逸的NH：量一般控制在3ppm以下，由于测量环境非常恶劣，在电厂尾部烟道10m左右的测量光程内，目前的测量下限不能够满足电广的检测要求。现有的实验研究主要是采用差分电路
收稿日期：2015-04-01，修订日期：2015-08-16
度下NH：的在线检测，通过采用相关性分析降低中心波长移动造成的影响，再利用基于Matlab的小波分析进行滤波，有效降低噪音的干扰，提高信噪比使得二次谐波信号的测量下限显著降低、测量灵敏度明显提高。
测量原理
在较弱吸收的情况下，准直后的可调谐激光经过气体介质吸收后其透射光强与原始激光强度满足Beer-Lambert定律
|= ()= exp(d)= exp(SPXipL)(1) 五
其中，1。和1为无气体吸收时与穿过被测气体衰减后的激光强度，S为被测气体特征谱线的线强，P为气体总压力， X，为被测气体的体积浓度，更为线型函数，L为测量光程。
实际测量过程中NH：浓度非常低，且经过10m左右的
基金项目：国家白然科学基金项目(51276165），高等学校博士学科点专项科研基金项目(20110101110019)资助
作者简介：张立芳，1988年生，浙江大学能源清洁利用国家重点实验室博士研究生
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