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非合作目标高精度激光甲烷遥测参数仿真分析与实验研究

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针对非合作目标激光甲烷遥测系统测量误差大、精度低和抗干扰能力差等问题,基于可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术和波长调制光谱(wavelength modulation spectroscopy,WMS)技术,利用simulink软件建立一套甲烷积分浓度遥测仿真系统.采用归一化二次谐波检测技术去除环境干扰.仿真分析了正弦波频率和调制系数m对归一化二次谐波信号的影响,结果表明,m=2.2为最佳调制系数,正弦波频率的大小对归一化二次谐波信号无影响,确定了甲烷积分浓度检测的有效范围为0-2 000 ppm·m,在该范围内,系统仿真的误差为-3.57％-4.06％.根据仿真结果对遥测仪进行了相关参数优化和实验研究与分析,结果表明系统测量误差为-4.68％-2.45％,采用Allan方差分析方法对系统的稳定性和检测限进行评估,该系统5 s积分时间内的检测下限为37.85 ppm·m,最佳积分时间为345 s,对应的检测下限为6.27 ppm·m.该研究结果对高精度激光甲烷遥测系统研发具有重要的意义.
Simulation analysis and experimental study of high precision laser methane telemetry parameters for non-cooperative target

methane telemetrytunable diode laser absorption spectroscopy(TDLAS)wavelength mod-ulation spectroscopy(WMS)simulinknormalized second harmonicAllan deviation

周振、程跃、殷松峰、刘东、李云飞、栾林

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安徽建筑大学电子与信息工程学院,安徽合肥230601

清华大学合肥公共安全研究院,安徽合肥230601

安徽建筑大学机械与电子工程学院,安徽合肥230601

安徽泽众安全科技有限公司,安徽合肥230601

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甲烷遥测 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS) 波长调制光谱 simulink 归一化二次谐波 Allan方差

安徽省人工智能产业创新发展项目

2023

10.16136/j.joel.2023.08.0491

光电子·激光
天津理工大学 中国光学学会

光电子·激光

CSCD北大核心
影响因子：1.437
ISSN：1005-0086
年,卷(期)：2023.34(8)
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