应用于精准发酵的激光CO2尾气在线检测技术研究

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2020.01.010

山东科学 ›› 2020, Vol. 33 ›› Issue (1): 68-74.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2020.01.010

应用于精准发酵的激光CO₂尾气在线检测技术研究

喻鹏飞^1a，王晓杉^1a，于自强^1a，魏玉宾^1b，张婷婷^1b，胡杰²，刘统玉^1b,2，王兆伟^1b*

1.齐鲁工业大学（山东省科学院），a.光电工程国际化学院；b.山东省科学院激光研究所，山东济南 250353；2.山东微感光电子有限公司，山东济南 250103

收稿日期:2019-09-29 出版日期:2020-02-20 发布日期:2020-02-13
通信作者: 王兆伟（1988—），男，博士，助理研究员，研究方向为激光气体检测技术与应用。 E-mail:zhaowei.wang @sdlaser.cn
作者简介:喻鹏飞（1999—），男，研究方向为光电信息科学与工程。E-mail: 201711070042@stu.qlu.edu.cn
基金资助:
山东省重点研发计划（2019GGX104062）；国家级大学生创新创业训练计划（201910431044）；齐鲁工业大学大学生创新创业训练计划（xj201810431089）

Research on laser online detection technology application of precision fermentation of CO₂ tail gas

YU Peng-fei^1a, WANG Xiao-shan^1a, YU Zi-qiang^1a, WEI Yu-bin^1b, ZHANG Ting-ting^1b, HU Jie², LIU Tong-yu^1b,2, WANG Zhao-wei^1b*

1.a.International School for Optoelectronic Engineering，b.Laser institute,Qilu University of Technology(Shandong Academy of Sciences)，Jinan 250353，China；2.Shandong micro-sensor photonics limited, Jinan 250103，China

Received:2019-09-29 Online:2020-02-20 Published:2020-02-13

摘要/Abstract

摘要： 针对精准发酵过程特征气体实时在线监测的需求，采用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）方法对发酵尾气中CO2进行了检测技术研究，并结合精准发酵工艺特点，研发了一套激光CO₂在线监测分析系统，检测量程为0~2%，实现了全量程范围内测量误差小于0.08%，响应时间达到5.46 s。现场试验结果表明，该系统具有较高的灵敏度、稳定性与可靠性，并且使用寿命较长，适用于精准发酵过程特征气体的在线监测。

关键词: 精准发酵, 可调谐半导体激光吸收光谱技术, 特征气体, 尾气检测, 在线监测, CO₂, 激光气体传感器

Abstract: There is a great demand for online monitoring of various characteristic gases in the precision fermentation process. In this paper, based on the tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) technology, the carbon dioxide monitoring and analysis system was developed for the detection of gases in the precision fermentation process. The measurement range of 0~2% and the response time of 5.46 s were realized. In addition, the measurement error can be lower than 0.08% within the full measurement range. The results of field test demonstrated the advantages of high sensitivity, excellent stability, and reliability of the developed CO₂ monitoring system. The CO2 monitoring system based on the TDLAS technology is extremely suitable for insitu characteristic gas monitoring and has great application potential in the precision fermentation process.

Key words: precision fermentation process, TDLAS, characteristic gas, tail gas detection, online monitoring, CO₂, laser gas sensor

中图分类号:

TN247

喻鹏飞, 王晓杉, 于自强, 魏玉宾, 张婷婷, 胡杰, 刘统玉, 王兆伟. 应用于精准发酵的激光CO₂尾气在线检测技术研究[J]. 山东科学, 2020, 33(1): 68-74.

YU Peng-feia, WANG Xiao-shana, YU Zi-qiang, WEI Yu-bin, ZHANG Ting-ting, HU Jie, LIU Tong-yu, WANG Zhao-wei. Research on laser online detection technology application of precision fermentation of CO₂ tail gas[J]. Shandong Science, 2020, 33(1): 68-74.

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