烷烃混合气体的太赫兹光谱分析

摘要：

太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是近十多年发展起来的一种新的远红外光谱技术,在气体研究方面有了一定进展,尤其是对极性气体,而对非极性气体研究较少.本文以干馏气、天然气以及各种沼气的主要成分CH4,C2H6和C3H8气体(非极性气体)为研究对象,首先对CH4,C2H6和C3H8三种纯气进行测量,利用THz-TDS技术得到其太赫兹频域谱和相位谱,然后将其以不同比例、不同种类混合成二元气体,进一步研究混合气体的频域谱和相位谱.实验结果表明CH4,C2H6对太赫兹波的吸收很小而C3H8对太赫兹波有一定的吸收,这与C3H8极性增强的物理特性相符合.为了实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析,本文利用BP人工神经网络法对上述二元混合体系的太赫兹频域谱进行分析,对训练集和预测集分别计算了混合气体的压强和各成分浓度的预测值与实际值的相关系数,训练集和预测集的相关系数取值分别为0.994~0.999和0.981~0.993.研究表明,利用太赫兹时域光谱技术结合BP人工神经网络数学方法可以实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析,使THz-TDS技术在气体领域研究范围更加广阔.

关键词：太赫兹时域光谱技术、混合气体、定量分析、BP人工神经网络

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分类号：O433.4(光学)

资助基金：国家重大科学仪器专项项2012YQ140005;中国石油和化学工业联合会2015年度科技指导计划项目2014-01-06;中国石油大学北京优秀青年教师研究项目2462015YQ0603

在线出版日期：2017-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：2010-2013