《基于光纤F-P光谱增强的氢气纯度及杂质含量的在线监测系统》

该项目针对氢气新能源汽车和石油化工工业对高纯度氢气浓度监测的需求,研发了一种基于F-P光谱增强的氢气纯度及杂质含量的光纤传感在线监测系统,发明了一种基于F-P光学增强腔的样品池,实现了多路光学反射信号的聚焦,可获得对激发光学散射信号50倍以上的放大,解决了气体拉曼散射信号微弱而难以探测的问题;设计了激发与探测光信号一体化的在线监测光纤探头,解决了激发光源的聚焦和传感信号的原位拾取问题。发明了自适应迭代重加权惩罚最小二乘算法,实现在多重信号下对特征信号准确识别,解决了外界复杂工况导致的噪声信号过强的问题,大大提高了信号检测精度和监测的实时性;发明了可以实时显示气体浓度值及在线标定的软件,为远程全自动化监测载氢管道内浓度提供了一种智能化的手段,可缩短监测时间,提高生产效率与经济效应;发明了一套多组分混合气体浓度在线标定软件,可在线实时监测并获得了远程显示载氢管道内各组分气体的浓度值的新方法;由于大多数炼化厂都配备有制氢系统,该成果将上述发明和创新科学地集成为新一代面向氢能新能源汽车的氢气和石化生产所需氢气浓度在线监测提供可靠的检测手段。该成果成功应用于3#加氢装置中多组分气体浓度在线监测,指导载氢过程,应用效果良好。该发明技术申请国家发明专利9项,已授权7项。

国外同类气体分析仪器价格在100万/台左右,该项目在线监测系统的价格为10万元/台左右,因此可节约设备成本90万元/台。该成果在中石化武汉分公司的长期应用表明,传感器光学性能稳定,系统可在线对制氢设备输出管道中氢气及杂质浓度进行检测,系统具有稳定可靠、性价比高等显著优点,可满足石化和新能源汽车对氢气纯度监测的需求。项目成果也可应用于其它载氢装备和相关领域中,具有极大的应用和推广价值,经济和社会效益显著。

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