Публікація: Модуляційна лазерна спектроскопія метану в повітрі і воді
Завантаження...
Дата
2019
Автори
Назва журналу
ISSN журналу
Назва тома
Видавництво
ХНУРЕ
Анотація
Проведено аналіз методів абсорбційної спектроскопії метану в повітрі і воді. Виявлено їх обмеження і недоліки. Детально розглянуто метод лазерної модуляційної спектроскопії.
Проведено математичне моделювання методу МЛС для лазерного джерела з нерівномірністю частотно-амплітудної характеристики, що відповідає типовим РЗЗ лазерним діодам. Визначено методичні похибки для лоренцових і гаусових форм лінії поглинання при визначенні концентрації по відношенню другої до нульової і другої до першої гармонік розкладання ряду Фур'є. Визначено оптимальні способи настройки на максимум лінії поглинання в діапазоні поглинань α = 0,005–0,5.
Детально розглянуто спектральні особливості водного середовища, включаючи поглинання, розсіювання і фактори, що впливають на ці параметри, а також розчинність метану, вплив температури і тиску на його розчинність. Проведено розрахунок оптимальних оптичних довжин поглинання в водному середовищі для 1,31 і 1,65 μ. Запропоновано співвідношення для визначення концентрації розчиненого у воді метану. Проведено розрахунок амплітуд других гармонік при реєстрації розчиненого метану.
Експериментально досліджено спектр смуги 2ν3 метану. Розроблено експериментальну установку для дослідження методу МЛС. Проведено вимірювання лінії R6 смуги 2ν3. Експериментально досліджено метод МЛС у випадку великих поглинань.
Проведено вимірювання загасання оптичного сигналу в воді на довжині хвилі 1,65μ методом прямої лазерної спектроскопії.This thesis accesses study of modulation laser spectroscopy method for methane detection in air mixtures with various attenuation and methane detection in water.
Mathematical modeling for LMS method is provided, including signal shapes calculation for laser sources with uneven frequency-amplitude characteristic (DFB
laser diodes), values of methodical uncertainty for Lorenzian and Gaussian line profiles and evaluation of optimal methods of laser frequency tuning on the absorption maximum in the range of absorptions α =0.005–0,5.
Spectral features of water and basic factors affecting parameters of absorption and scattering for natural waters as well as methane solubility in water are studied. Optimal optical path lengths in water for dissolved methane detection at 1,31μm and 1,65μm and relations for concentration calculation are evaluated.
Experimental research of MLS method was performed for the case of high absorptions using specially developed equipment. Experimental research also included measurements of 2ν3 absorption band of methane, R(6) absorption line of methane and attenuation coefficient for water at 1,65 μ.
Опис
Ключові слова
метан, спектр, поглинання, модуляція, оптичне волокно, РЗЗ лазерний діод, methane, spectrum, water, modulation, optical fibre, DFB laser diode
Бібліографічний опис
Кухтін, С. М. Модуляційна лазерна спектроскопія метану в повітрі і воді : автореф. дис. ... канд. фіз.-мат. наук : 01.04.01 "Фізика приладів, елементів і систем" / (. С. Кухтін ; М-во освіти і науки України, Харків. нац. ун-т радіоелектроніки. – Харків, 2019. – 22 с.