王前进 孙鹏帅 张志荣3)4)† 张乐文5) 杨曦吴边 庞涛 夏滑 李启勇

1) (中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 合肥 230026)

2) (中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 光子器件与材料安徽省重点实验室, 合肥 230031)

3) (中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 合肥 230031)

4) (国防科技大学, 先进激光技术安徽省实验室, 合肥 230037)

5) (中国科学技术大学, 合肥 230022)

6) (安徽省生态环境监测中心, 合肥 230071)

在基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)进行多种组分混合气体测量时, 经常会遇到吸收谱线之间存在相互干扰的现象, 这也是使用该技术测量过程中的主要“瓶颈”. 比如在前期的应用中: 微量一氧化碳(CO)和甲烷气体(CH4)在同时检测时两者的吸收谱线存在严重的重叠干扰现象, 特别是在高浓度CH4存在的环境下, 微量CO气体吸收信号会被干扰甚至湮没, 无法实现有效解调, 这是通过谱线选取所不能解决的问题. 因此, 针对此问题本文提出了基于支持向量回归模型, 以CO和CH4吸收谱线的严重重叠干扰问题为例, 通过选择线性核函数建立CO支持向量回归模型和CH4支持向量回归模型, 可对CO和CH4的混合气体吸收谱线进行解调, 最终获得两种气体浓度的准确测量结果. 通过实验分别实现了四种不同浓度CH4环境下微量CO气体的检测, 得到的CO和CH4浓度(气体的体积分数)测量的绝对误差分别小于2 × 10—6和0.2 × 10—2; 通过不同浓度的固定配比实……