Моделирование метода модуляционной лазерной спектроскопии для исследования газовых смесей на основе метана

Abstract

В роботі проведено математичне моделювання метода модуляційної лазерної спектроскопії (МЛС) з використанням прямого перетворення Фур’є для оцінки згасання в газовій суміші на основі метану. Дана оцінка застосовності наближених аналітичних виразів при розрахунках згасання в газових середовищах з великим поглинанням у випадках лоренцевого профілю частотної залежності коефіцієнтів поглинання. Проведено аналіз впливу виду амплітудно-частотної характеристики лазера на точність розрахунку втрат при різних способах його налаштування на частоту максимального поглинання в газі. Запропоновано декілька методик виміру втрат в метані, дається оцінка їх точності. Наводиться опис експериментальної установки, аналізуються результати вимірів.

В работе проведено математическое моделирование метода модуляционной лазерной спектроскопии (МЛС) с использованием прямого преобразования Фурье для оценки затухания в газовой смеси на основе метана. Дана оценка применимости приближенных аналитических выражений при расчетах затухания в газовых средах с большим поглощением в случаях лоренцовского профиля частотной зависимости коэффициентов поглощения. Проведен анализ влияния вида амплитудно-частотной характеристики лазера на точность вычисления потерь при различных способах его настройки на частоту максимального поглощения в газе. Предлагается несколько методик измерений потерь в метане, дается оценка их точности. Приводится описание экспериментальной установки, анализируются результаты измерений.

Mathematical modeling of modulation laser spectroscopy method (MLS) utilizing direct Fourier transform for estimation of loses in methane based gas mixtures was done in this work. Usability evaluation is provided for approximate analytical equations that are used for losses calculation in gas media with high absorption lorenzian line shape profile. The effect of laser’s amplitude-frequency characteristic on calculation accuracy was analyzed for different approaches of setting on frequency on maximum absorption in gas. Numbers of methods have been proposed for the measurement of loses in methane as well as evaluation of their accuracy. This work also accesses experimental setup and provides analysis of measurement results.