Лазерный оптико-акустический анализ сложных газовых смесей

1 / 15

ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ, ВЕЩЕСТВ,
МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ
УДК 621.378:551.508
ЛАЗЕРНЫЙ ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
СЛОЖНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
В.А. Городничев, М.Л. Белов, Ю.В. Федотов, Л.Н. Еременко
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
e-mail: ; ;
Рассмотрена задача определения концентраций газовых компонентов из мно-
госпектральных лазерных оптико-акустических измерений в случае сложных
газовых смесей, в которых присутствуют газовые компоненты без ярко выра-
женного максимума в спектре поглощения или с концентрациями, значитель-
но меньшими концентраций других компонентов газовой смеси. Описаны ре-
зультаты экспериментальных исследований на разработанном лабораторном
измерительном комплексе на основе лазерного оптико-акустического газоана-
лизатора и результаты математического моделирования. Проведен сравни-
тельный анализ методов определения концентраций газов из данных много-
спектральных лазерных оптико-акустических измерений. Показано, что в слу-
чае сложных газовых смесей использование метода, основанного на построении
байесовской оценки решения уравнения лазерного оптико-акустического газо-
анализа, обеспечивает наименьшие погрешности определения концентраций
газовых компонентов.
Ключевые слова: лазерный метод, оптико-акустика, сложные газовые смеси,
количественный газоанализ, байесовские оценки.
LASER PHOTOACOUSTIC ANALYSIS
OF COMPLEX GAS MIXTURES
V.А. Gorodnichev, М.L. Belov, Yu.V. Fedotov, L.N. Eremenko
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation
e-mail: ; ;
The paper considers the problem of estimating the gas components concentration
by multispectral laser photoacoustic measurements of complex gas mixtures, where
gas components exist, which are either without pronounced maximum within
the absorption spectrum or with the concentrations, which are much less than
those containing more other gas components. The paper describes both the
mathematical simulation results and the experimental results obtained on the
laboratory measurement setup based on the laser photo acoustic gas sensor.
A comparative analysis of the processing methods for the gas concentration
estimation is carried out using the data obtained by multispectral laser photoacoustic
measurements. It is shown that in the case of complex gas mixtures the method based
on Bayesian estimator for solving the equation of laser photoacoustic gas analysis
provides the smallest error in reconstruction of the gas components.
34 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2015. № 4