基于谐波信号模板匹配算法的近红外激光甲烷遥测

沈书乾; 蔡雅欣; 李玉爽; 王迪; 濮御; 石少卿

doi:10.26962/j.cnki.1991.2025.0056

广东石油化工学院学报 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (6) : 80 -85. DOI: 10.26962/j.cnki.1991.2025.0056

基于谐波信号模板匹配算法的近红外激光甲烷遥测

沈书乾, 蔡雅欣, 李玉爽, 王迪, 濮御, 石少卿

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摘要

准确可靠的甲烷逸散排放监测技术是石油天然气基础设施实现安全生产和低碳减排的重要组成部分。以近红外吸收光谱技术为基础开发了小型化、低成本的甲烷遥测设备,基于一次谐波归一化二次谐波的波长调制技术(WMS-2f/1f),提出了一种畸变谐波模板匹配算法(WMS-2f/1f-DHTM算法),采用谐波信号联合分析方法,结合非合作目标后向散射回波信号,获取激光路径积分浓度。结果表明,与传统的波长调制光谱一次谐波归一化二次谐波算法(WMS-2f/1f算法)相比,所提算法避免了无目标气体出现误报的问题;与直接吸收光谱算法相比,检测距离为20 m的浓度反演均方根误差降低了57.6%,系统最低检测极限为3.79 ppm·m。所提方法有效抑制了开放路径非合作目标检测引起的浓度输出信号波动;同时,该方法通过特征判别机制,显著降低了无目标气体存在的误报率,解决了虚警问题。