Nylig har et forskerteam ledet av professor Zhang Zhirong ved Anhui Institute of Optics and Precision Mechanics, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, gjort betydelige fremskritt i studiet av grunnlinjerekonstruksjonsteknologi for bredspektrede absorpsjonsgasser. Funnene, med tittelen «Baseline Reconstruction for Broad-Spectrum Absorption Characteristics of Alkane Mixtures Based on Laser Absorption Spectroscopy», ble publisert i det internasjonale akademiske tidsskriftet Analytical Chemistry.
Direkte absorpsjonsspektroskopi er den mest brukte kvantitative gassanalysemetoden innen laserabsorpsjonsspektroskopi. Dens målenøyaktighet avhenger imidlertid i stor grad av den nøyaktige innhentingen av grunnlinjen for innfallende lysintensitet-lyssignalintensiteten i fravær av gassabsorpsjon. For gasser med bredbåndsabsorpsjonsegenskaper, slik som alkaner (f.eks. propan, butan), er absorpsjonslinjer tettpakket og kontinuerlige, ofte uten distinkte absorpsjonsfrie områder. Denne egenskapen gjør tradisjonelle grunnlinjekorreksjonsmetoder-som prediksjonsmetoden for absorpsjon-fri miljø eller polynomtilpasning-ineffektive eller helt upålitelige i virkelige-industrielle dynamiske overvåkingsscenarier, og skaper en kritisk flaskehals for høy-presisjonsapplikasjoner av denne teknologien.
For å imøtekomme det presserende industrisikkerhetsbehovet for høy-nøyaktig-tidsovervåking av alkanmarkørgasser-spesielt i applikasjoner som olje- og gasstanklekkasjedeteksjon-foreslo forskningsteamet innovativt en to-baselinerekonstruksjonsstrategi basert på fysiske prinsipper. Kjernekonseptet utnytter fysiske korrelasjoner innenfor den optiske banen i stedet for å stole på komplekse algoritmiske forutsetninger eller omfattende dataopplæring. Teamet oppdaget at innenfor flere-refleksjonsabsorpsjonsceller, viser svingninger i lysintensitet forårsaket av faktorer som temperaturendringer og optisk komponent-jitter sterke korrelasjoner over forskjellige bølgelengder.
Ved å utnytte denne fysiske mekanismen etablerte teamet med suksess en robust lineær modell som kobler en målbølgelengde (1686 nm, primært for overvåking av propan og butan) med en referansebølgelengde (1653 nm, først og fremst for overvåking av metan). Ved å kontinuerlig overvåke nøyaktig målbare grunnlinjevariasjoner i referansebølgelengdekanalen, rekonstruerer denne modellen synkront og nøyaktig den ukjente grunnlinjen ved målbølgelengdens brede absorpsjonsbånd. Denne tilnærmingen løser utfordringen med å mangle "ankerpunkter" for grunnlinjekalibrering i bredspektrede gasser.
Eksperimentell validering viser at under dynamiske temperatursyklusforhold som strekker seg fra -10 grader til 30 grader, forblir den relative rot-gjennomsnittlig-kvadratfeilen for denne grunnlinjerekonstruksjonsmetoden under 1,63 %. Når den ble brukt på absorbansberegninger for propan, butan og deres blandinger, introduserte den rekonstruerte grunnlinjen en maksimal relativ feil på bare 1,7 %. Dette arbeidet forvandler en kjerneutfordring innen måling i direkte absorpsjonsspektroskopi til en løsning basert på målbare fysiske korrelasjoner, og tilbyr en ny tilnærming for høy-presisjon,{10}}sanntid online overvåking av bredspektrede absorberende gasser i komplekse industrielle miljøer som petrokjemisk sikkerhetsproduksjon.
