For nylig har et forskerhold ledet af professor Zhang Zhirong ved Anhui Institute of Optics and Precision Mechanics, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, gjort betydelige fremskridt i studiet af baseline-rekonstruktionsteknologi for bredspektrede absorptionsgasser. Resultaterne, med titlen "Baseline Reconstruction for Broad-Spectrum Absorption Characteristics of Alkane Mixtures Based on Laser Absorption Spectroscopy," blev offentliggjort i det internationale akademiske tidsskrift Analytical Chemistry.
Direkte absorptionsspektroskopi er den mest udbredte kvantitative gasanalysemetode inden for laserabsorptionsspektroskopi. Dens målenøjagtighed afhænger dog i høj grad af den præcise optagelse af den indfaldende lysintensitets basislinje-lyssignalintensiteten i fravær af gasabsorption. For gasser med bredbåndsabsorptionsegenskaber, såsom alkaner (f.eks. propan, butan), er absorptionslinjer tætpakkede og kontinuerlige, ofte uden distinkte absorptionsfrie områder. Denne egenskab gør traditionelle basislinjekorrektionsmetoder-såsom metoden til forudsigelse af absorption-frit miljø eller polynomietilpasning-ineffektive eller fuldstændig upålidelige i virkelige-industrielle dynamiske overvågningsscenarier, hvilket skaber en kritisk flaskehals for høj-præcisionsapplikationer af denne teknologi.
For at imødekomme det presserende industrisikkerhedskrav om høj-præcision,-tidsovervågning af alkanmarkørgasser-især i applikationer som olie- og gastanklækagedetektion-foreslog forskerholdet innovativt en dobbelt-baseline-rekonstruktionsstrategi baseret på fysiske principper. Kernekonceptet udnytter fysiske korrelationer inden for den optiske vej frem for at stole på komplekse algoritmiske antagelser eller omfattende datatræning. Holdet opdagede, at inden for multiple-reflektionsabsorptionsceller udviser udsving i lysintensiteten forårsaget af faktorer som temperaturændringer og optisk komponentjitter stærke korrelationer på tværs af forskellige bølgelængder.
Ved at udnytte denne fysiske mekanisme etablerede holdet med succes en robust lineær model, der forbinder en målbølgelængde (1686 nm, primært til overvågning af propan og butan) med en referencebølgelængde (1653 nm, primært til overvågning af metan). Ved kontinuerligt at overvåge præcist målbare basislinjevariationer i referencebølgelængdekanalen rekonstruerer denne model synkront og nøjagtigt den ukendte basislinje ved målbølgelængdens brede absorptionsbånd. Denne tilgang løser udfordringen med at mangle "ankerpunkter" til baseline-kalibrering i bredspektrede gasser.
Eksperimentel validering viser, at under dynamiske temperaturcyklusforhold, der spænder fra -10 grader til 30 grader, forbliver den relative rod-middel-fejl for denne basislinje-rekonstruktionsmetode under 1,63 %. Når den blev anvendt til absorbansberegninger for propan, butan og deres blandinger, introducerede den rekonstruerede basislinje en maksimal relativ fejl på kun 1,7 %. Dette arbejde transformerer en kernemålingsudfordring inden for direkte absorptionsspektroskopi til en løsning baseret på målbare fysiske korrelationer, der tilbyder en ny tilgang til høj-præcision,{10}i realtid onlineovervågning af bredspektrede absorberende gasser i komplekse industrielle miljøer såsom petrokemisk sikkerhedsproduktion.
