Разработка метода анализа данных в TDLAS-газоанализаторе
https://doi.org/10.34680/2076-8052.2025.3(141).455-467
Аннотация
В статье рассматривается разработка метода анализа данных для газоанализатора, основанного на методе перестраиваемой диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии, предназначенного для высокоточного измерения влажности в природном газе. Проблема точного контроля содержания водяных паров в газовой промышленности обусловлена рисками коррозии, образования кристаллогидратов и отказов оборудования, особенно при изменении термодинамических условий. Среди существующих методов измерения влажности метод перестраиваемой диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии выделяется высокой чувствительностью, стабильностью и минимальной зависимостью от давления и температуры. В статье подробно описана структурная схема работы анализатора, основанного на методе перестраиваемой диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии, включающая аппаратную и программную части. Аппаратная часть охватывает лазерный модуль, аналитический, реперный и базовый каналы, а также датчики давления и температуры. Программный блок включает алгоритмы вырезания спектральных участков, логарифмирования, нормализации и сопоставления с базой данных HITRAN. Особое внимание уделено методам коррекции спектральных помех, возникающих от примесей, таких как метан и углекислый газ. Представленный метод исключает необходимость прямого контакта чувствительных элементов с газовой смесью, снижая эксплуатационные затраты и обеспечивая устойчивую и точную работу системы даже при низкой концентрации влаги.
Об авторах
Е. Ю. Хаджийская
МИРЭА – Российский технологический университет
Россия
Россия
Хаджийская Елизавета Юрьевна – аспирант
Москва
М. В. Покровская
МИРЭА – Российский технологический университет
Россия
Россия
Покровская Марина Владимировна – доцент
Москва
Список литературы
1. Карюк В. М., Выскубенко О. Б. Патент № 90904 U1 Российская Федерация, МПК G01N 15/00. Устройство для измерения содержания водяного пара в природном газе: № 2009107840/22: заявл. 05.03.2009: опубл. 20.01.2010.
2. Габрусенок П. С. Патент № 2263936 C2 Российская Федерация, МПК G01W 1/11, G01N 25/56. Электролитический датчик влажности: № 2003106741/28: заявл. 11.03.2003; опубл. 10.11.2005; заявитель Войсковая часть 70170.
3. Галушкин С. С. Патент № 2296318 C1 Российская Федерация, МПК G01N 27/22. Емкостный датчик влажности: № 2005137258/28: заявл. 30.11.2005; опубл. 27.03.2007; заявитель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)».
4. Степанов Е. В. Диодная лазерная спектроскопия и анализ молекул-биомаркеров. Москва: Физматлит, 2009. 416 с.
5. Xin Zhou. Patent N 5,777,329 A US 7,679,059 B2. Measuring water vapor in (10): N 60/793.404: Appl. No.: 11/715.599: Filed: Mar. 7, 2007; Assignee: Spectra Sensors, Inc., Rancho Cucamonga, CA (US). 24 p.
6. Хаджийская Е. Ю. Разработка электронных блоков анализатора влажности природного газа // Вестник Новгородского государственного университета. 2023. 1 (130). 146–157. DOI: 10.34680/2076-8052.2023.1(130).146-157.
7. TDLAS Analyzers & Hygrometers | Baker Hughes DS. URL: https://www.haulage365.com/panametrics/process-analyzers/moisture-analyzers/tdlashygrometer (Дата обращения: 27.01.2025).
8. The HITRAN Database // HITRAN online. URL: https://hitran.org/ (Дата обращения: 15.02.2025).
9. Хаджийская Е. Ю., Покровская М. В. Выбор диодного лазера при проектировании устройства для оценки влажности природного газа // Актуальные проблемы и перспективы развития радиотехнических и инфокоммуникационных систем (Радиоинфоком-2022): сборник научных статей по материалам VI Международной научно-практической конференции, Москва, 06–10 июня 2022 года. Москва: МИРЭА – Российский технологический университет, 2022. С. 659–661.
10. Никонов А. В., Давлетшин Р. В., Яковлева Н. И., Лазарев П. С. Фильтрация методом Савицкого-Голея спектральных характеристик чувствительности матричных фотоприемных устройств // Успехи прикладной физики. 2016. 4 (2). 198–205.
11. Мирончук Е. С., Николаев И. В., Очкин В. Н., Родионова С. С., Спиридонов М.В., Цхай С.Н. Измерение отношения концентраций изотопов 13C и 12C при атмосферном давлении по поглощению излучения диодного лазера углекислым газом в области 2 мкм // Квантовая электроника. 2009. 39 (4). 388–391.
12. Херсонский В.К. О математических свойствах фойгтовского профиля спектральной линии // Астрофизические исследования. 1982.15. 75–87.
Рецензия
Для цитирования:
Хаджийская Е.Ю., Покровская М.В. Разработка метода анализа данных в TDLAS-газоанализаторе. Вестник Новгородского государственного университета. 2025;(3(141)):455-467. https://doi.org/10.34680/2076-8052.2025.3(141).455-467
For citation:
Khadzhiyskaya E.Yu., Pokrovskaya M.V. Development of a data analysis method in a TDLAS gas analyzer. Vestnik of Novgorod State University. 2025;(3(141)):455-467. (In Russ.) https://doi.org/10.34680/2076-8052.2025.3(141).455-467
Просмотров:
11
Послать статью по эл. почте 