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烷烃混合气体的太赫兹光谱分析

发布时间:2018-03-12 07:31

  本文选题:太赫兹时域光谱技术 切入点:混合气体 出处:《光谱学与光谱分析》2017年07期  论文类型:期刊论文


【摘要】:太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是近十多年发展起来的一种新的远红外光谱技术,在气体研究方面有了一定进展,尤其是对极性气体,而对非极性气体研究较少。本文以干馏气、天然气以及各种沼气的主要成分CH_4,C_2H_6和C_3H_8气体(非极性气体)为研究对象,首先对CH_4,C_2H_6和C_3H_8三种纯气进行测量,利用THz-TDS技术得到其太赫兹频域谱和相位谱,然后将其以不同比例、不同种类混合成二元气体,进一步研究混合气体的频域谱和相位谱。实验结果表明CH_4,C_2H_6对太赫兹波的吸收很小而C_3H_8对太赫兹波有一定的吸收,这与C_3H_8极性增强的物理特性相符合。为了实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析,本文利用BP人工神经网络法对上述二元混合体系的太赫兹频域谱进行分析,对训练集和预测集分别计算了混合气体的压强和各成分浓度的预测值与实际值的相关系数,训练集和预测集的相关系数取值分别为0.994~0.999和0.981~0.993。研究表明,利用太赫兹时域光谱技术结合BP人工神经网络数学方法可以实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析,使THz-TDS技术在气体领域研究范围更加广阔。
[Abstract]:Terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) is a new kind of far infrared spectroscopy technology developed in recent more than 10 years, there is a great progress in gas research, especially for the polar gas, while the non-polar gas research. This paper takes shale gas, main component of natural gas and biogas CH_4 C_2H_6 and C_3H_8 gas (nonpolar gas) as the research object, firstly, CH_4, C_2H_6 and C_3H_8 three kinds of pure gas were measured, the terahertz spectrum and phase spectrum obtained by THz-TDS technology, and then in different proportion, different kinds of mixed gas of two yuan, the frequency domain for further research of mixed gas spectrum and phase spectrum. The experimental results show that CH_4, C_2H_6 on the terahertz wave absorption is very small and the C_3H_8 has certain absorption on the terahertz wave, and the polarity of C_3H_8 enhanced physical properties consistent. In order to realize the pressure of the mixed gas and the alkane Quantitative analysis of concentration, the frequency of the two THz mixture spectrum analysis using BP artificial neural network method, the training set and the prediction correlation coefficient of prediction of pressure of mixed gas and the concentration of each component of the value and the actual value to calculate the correlation coefficient values were set, training set and prediction set respectively. 0.994~0.999 and 0.981~0.993. indicated that the combination of BP artificial neural network mathematical method can realize the quantitative analysis of the pressure of mixed gas and the alkane component concentration by terahertz time-domain spectroscopy, the THz-TDS technology research in the gas field is more broad.

【作者单位】: 中国石油大学(北京)油气光学探测技术北京市重点实验室;
【基金】:国家重大科学仪器专项项目(2012YQ140005) 中国石油和化学工业联合会2015年度科技指导计划项目(2014-01-06) 中国石油大学(北京)优秀青年教师研究项目(2462015YQ0603)资助
【分类号】:O433.4

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本文编号:1600591

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