Recent, o echipă de cercetare condusă de profesorul Zhang Zhirong de la Institutul de Optică și Mecanică de Precizie Anhui, Institutul de Științe Fizice Hefei, Academia Chineză de Științe, a făcut progrese semnificative în studiul tehnologiei de reconstrucție de bază pentru gazele cu absorbție cu spectru larg-. Descoperirile, intitulate „Reconstrucția de bază pentru caracteristicile de absorbție cu spectru larg-a amestecurilor de alcani pe baza spectroscopiei de absorbție cu laser”, au fost publicate în revista academică internațională Analytical Chemistry.
Spectroscopia de absorbție directă este cea mai utilizată metodă de analiză cantitativă a gazelor în spectroscopia de absorbție cu laser. Cu toate acestea, acuratețea măsurării se bazează în mare măsură pe achiziția precisă a liniei de bază a intensității luminii incidente-intensitatea semnalului luminos în absența absorbției de gaz. Pentru gazele cu caracteristici de absorbție de-bandă largă, cum ar fi alcanii (de exemplu, propan, butan), liniile de absorbție sunt compacte și continue, adesea lipsind regiuni distincte-libere de absorbție. Această caracteristică face ca metodele tradiționale de corecție de bază-cum ar fi metoda de predicție a mediului fără absorbție-sau potrivirea polinomială-ineficiente sau complet nesigure în scenariile de monitorizare dinamică industrială-lumea reală, creând un blocaj critic pentru aplicațiile de-înaltă precizie ale acestei tehnologii.
Abordând cererea urgentă de siguranță industrială pentru monitorizarea de înaltă{0}}precizie,-în timp real a gazelor de marcare alcanilor-, în special în aplicații precum detectarea scurgerilor de petrol și rezervoare de gaz-echipa de cercetare a propus în mod inovator o strategie de reconstrucție a liniei de bază cu două-lungimi de undă bazată pe principii fizice. Conceptul de bază folosește corelațiile fizice în cadrul căii optice, mai degrabă decât să se bazeze pe ipoteze algoritmice complexe sau pe antrenament extins de date. Echipa a descoperit că în mai multe-celule de absorbție a reflexiei, fluctuațiile intensității luminii cauzate de factori precum schimbările de temperatură și fluctuația componentelor optice prezintă corelații puternice la diferite lungimi de undă.
Folosind acest mecanism fizic, echipa a stabilit cu succes un model liniar robust care leagă o lungime de undă țintă (1686 nm, în principal pentru monitorizarea propanului și butanului) cu o lungime de undă de referință (1653 nm, în principal pentru monitorizarea metanului). Prin monitorizarea continuă a variațiilor de bază măsurabile cu precizie în canalul lungimii de undă de referință, acest model reconstruiește în mod sincron și precis linia de bază necunoscută la banda largă de absorbție a lungimii de undă țintă. Această abordare rezolvă provocarea lipsei de „puncte de ancorare” pentru calibrarea liniei de bază în gaze cu spectru larg-.
Validarea experimentală demonstrează că, în condiții de ciclizare dinamică a temperaturii, care variază de la -10 grade la 30 de grade , eroarea relativă-media-pătratică a acestei metode de reconstrucție a liniei de bază rămâne sub 1,63%. Când a fost aplicată calculelor de absorbanță pentru propan, butan și amestecurile acestora, linia de bază reconstruită a introdus o eroare relativă maximă de numai 1,7%. Această lucrare transformă o provocare de bază de măsurare în spectroscopia de absorbție directă într-o soluție bazată pe corelații fizice măsurabile, oferind o nouă abordare pentru monitorizarea online de înaltă{9}}precizie,-în timp real a gazelor absorbante cu spectru larg în medii industriale complexe, cum ar fi producția de siguranță petrochimică.
