Nedávno výskumný tím vedený profesorom Zhangom Zhirongom z Anhuiského inštitútu optiky a presnej mechaniky, Hefei Institutes of Physical Science, Čínskej akadémie vied, dosiahol významný pokrok v štúdiu základnej technológie rekonštrukcie pre široko-spektrálne absorpčné plyny. Zistenia s názvom „Rekonštrukcia základnej línie pre širokospektrálne absorpčné charakteristiky zmesí alkánov na základe laserovej absorpčnej spektroskopie“ boli publikované v medzinárodnom akademickom časopise Analytical Chemistry.
Priama absorpčná spektroskopia je najpoužívanejšou metódou kvantitatívnej analýzy plynov v rámci laserovej absorpčnej spektroskopie. Jeho presnosť merania sa však vo veľkej miere spolieha na presné získanie základnej úrovne intenzity dopadajúceho svetla-intenzitu svetelného signálu pri absencii absorpcie plynu. Pre plyny so širokopásmovými absorpčnými charakteristikami, ako sú alkány (napr. propán, bután), sú absorpčné čiary husto zložené a súvislé, pričom často nemajú zreteľné oblasti bez absorpcie. Táto charakteristika spôsobuje, že tradičné základné korekčné metódy,-ako napríklad absorpčná-metóda predpovede prostredia alebo polynomiálne prispôsobenie{10}}neefektívne alebo úplne nespoľahlivé v skutočných{11}}svetových scenároch dynamického monitorovania, čo vytvára kritickú prekážku pre{12}}vysoko presné aplikácie tejto technológie.
S cieľom riešiť naliehavú požiadavku priemyselnej bezpečnosti po vysoko{0}}presnom{1}}monitorovaní alkánových značkovacích plynov v reálnom čase-najmä v aplikáciách, ako je detekcia úniku ropy a plynu z nádrží,{3}}výskumný tím inovatívne navrhol stratégiu rekonštrukcie základnej línie s dvoma{4}}vlnovými dĺžkami založenú na fyzikálnych princípoch. Základná koncepcia využíva skôr fyzické korelácie v rámci optickej cesty, než by sa spoliehala na zložité algoritmické predpoklady alebo rozsiahle dátové tréningy. Tím zistil, že vo viacerých -reflexných absorpčných bunkách vykazujú kolísanie intenzity svetla spôsobené faktormi, ako sú teplotné zmeny a jitter optických komponentov, silné korelácie naprieč rôznymi vlnovými dĺžkami.
Využitím tohto fyzikálneho mechanizmu tím úspešne vytvoril robustný lineárny model spájajúci cieľovú vlnovú dĺžku (1686 nm, predovšetkým na monitorovanie propánu a butánu) s referenčnou vlnovou dĺžkou (1653 nm, predovšetkým na monitorovanie metánu). Nepretržitým monitorovaním presne merateľných variácií základnej línie v kanáli referenčnej vlnovej dĺžky tento model synchrónne a presne rekonštruuje neznámu základnú líniu v širokom absorpčnom pásme cieľovej vlnovej dĺžky. Tento prístup rieši problém nedostatku „ukotvovacích bodov“ pre kalibráciu základnej línie v širokospektrálnych plynoch-.
Experimentálna validácia ukazuje, že za podmienok dynamického cyklovania teplôt v rozsahu od -10 stupňov do 30 stupňov zostáva relatívna koreňová -stredná-kvadratická chyba tejto základnej metódy rekonštrukcie pod 1,63 %. Keď sa aplikujú na výpočty absorbancie pre propán, bután a ich zmesi, zrekonštruovaná základná línia zaviedla maximálnu relatívnu chybu iba 1,7 %. Táto práca transformuje základnú výzvu merania v priamej absorpčnej spektroskopii na riešenie založené na merateľných fyzikálnych koreláciách, ktoré ponúka nový prístup pre vysoko{9}}presné online monitorovanie širokospektrálnych absorbujúcich plynov v reálnom čase{10}} v zložitých priemyselných prostrediach, ako je petrochemická bezpečnostná výroba.
