A Wavelength Modulation Spectroscopy-Based Methane Flux Sensor for Quantification of Venting Sources at Oil and Gas Sites
Notice bibliographique
Résumé
An optical sensor employing tunable diode laser absorption spectroscopy with wavelength modulation and 2f harmonic detection was designed, prototyped, and tested for applications in quantifying methane emissions from vent sources in the oil and gas sector. The methane absorption line at 6026.23 cm−1 (1659.41 nm) was used to measure both flow velocity and methane volume fraction, enabling direct measurement of the methane emission rate. Two configurations of the sensor were designed, tested, and compared; the first used a fully fiber-coupled cell with multimode fibers to re-collimate the laser beams, while the second used directly irradiated photodetectors protected by Zener barriers. Importantly, both configurations were designed to enable measurements within regulated Class I / Zone 0 hazardous locations, in which explosive gases are expected during normal operations. Controlled flows with methane volume fractions of 0 to 100% and a velocity range of 0 to 4 m/s were used to characterize sensor performance at a 1 Hz sampling rate. The measurement error in the methane volume fraction was less than 10,000 ppm (1%) across the studied range for both configurations. The short-term velocity measurement error with pure methane was <0.3 m/s with a standard deviation of 0.14 m/s for the fiber-coupled configuration and <0.15 m/s with a standard deviation of 0.07 m/s for the directly irradiated detector configuration. However, modal noise in the multimode fibers of the first configuration contributed to an unstable performance that was highly sensitive to mechanical disturbances. The second configuration showed good potential for an industrial sensor, successfully quantifying methane flow rates up to 11 kg/h within ±2.1 kg/h at 95% confidence over a range of methane fractions from 25−100%, and as low as ±0.85 kg/h in scenarios where the source methane fraction is initially unknown within this range and otherwise invariant.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».