安光所在激光吸收光譜技術(shù)抗混疊光譜干擾方面取得新進(jìn)展

2024-08-27 08:47:52來(lái)源：安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所作者：熊昊閱讀量：30 評(píng)論

導(dǎo)讀：可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)是一種用于非接觸式實(shí)時(shí)測(cè)量的紅外光譜技術(shù)，它與波長(zhǎng)調(diào)制光譜（WMS）相結(jié)合，具有靈敏度更高、檢測(cè)限更低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于微生物檢測(cè)、燃燒診斷，以及環(huán)境大氣監(jiān)測(cè)。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所高曉明研究員團(tuán)隊(duì)在實(shí)現(xiàn)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混疊光譜智能抗擾方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以《基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混疊光譜解耦算法用于中紅外多組分氣體的精確傳感》為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊ACS Sensors(SCI一區(qū), IF=8.2)。

　　可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)是一種用于非接觸式實(shí)時(shí)測(cè)量的紅外光譜技術(shù)，它與波長(zhǎng)調(diào)制光譜(WMS)相結(jié)合，具有靈敏度更高、檢測(cè)限更低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于微生物檢測(cè)、燃燒診斷，以及環(huán)境大氣監(jiān)測(cè)。然而，氣體吸收譜線交叉干擾這一瓶頸問(wèn)題限制了該技術(shù)在多組分氣體同步測(cè)量的應(yīng)用發(fā)展。

　　團(tuán)隊(duì)成員王貴師副研究員和博士熊昊提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混疊光譜解耦算法模型，使用單個(gè)激光器實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲烷(CH4)、水蒸氣(H2O)以及乙烷(C2H6)的同步檢測(cè)。利用遷移學(xué)習(xí)的訓(xùn)練策略，使用大量的模擬數(shù)據(jù)用以提高模型的泛化能力，并且少量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)被用于模型的校正，以滿(mǎn)足實(shí)際檢測(cè)的需要。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，該模型在不增加任何額外的硬件設(shè)備的情況下，有效的解決了吸收譜線交叉干擾的問(wèn)題，極大的提高了系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定性。因此，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能抗混疊干擾方法有望為多組分氣體同步檢測(cè)提供新的方向。

　　本研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

混疊光譜示意圖

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混疊光譜解耦算法的示意圖

系統(tǒng)對(duì)H2O干擾抑制效果

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