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关键词：
雪卡毒素,快速检测,颜色变化
发表时间：
2012-02-22 14:35:29
利用可调谐激光吸收光谱技术对光路上气体温度分布的测量
谭煜仪 | -> | 1234| 0| 0.341432MB |可调谐激光吸收光谱技术,气体温度分布测量,最小二乘法,离散化方法
摘 要 利用可调谐激光吸收光谱技术( TDLAS) , 扫描多条吸收谱线以实现气体温度分布的测量。文章给出了温度分布测量的原理和方程离散化的方法, 在气体浓度和压力均匀时, 利用带约束最小二乘法计算得到温度分布。根据H ITRAN 中6 330 cm- 1 附近的4 条CO 谱线的参数, 建立了温度在300 和600 K 时, 路径长度均为55 cm 的两段温度分布模型, 模拟了测量误差与温度区间长度约束条件的影响。结果表明随着测量误差的增大和约束条件的减弱, 计算结果误差相应增大。在5%的测量误差下, 计算结果的最大误差为11%, 平均误差为2 2%。以管式炉中的高温段和室温下的低温段作为两段温度分布模型进行试验。利用6 330 cm- 1 处的垂直腔面发射激光二极管( VCSEL) 扫描得到的4 条CO 谱线, 通过背景信号的三次多项式拟合得到基线, 求出温度分布计算所需的光谱吸收率积分值。在四种情况下, 计算温度分布结果与模型误差分别为7 3%, 6 5%, 4 7%和2 7%。
很多行业都需要对温度进行实时监控, 以实现优化控制, 提高燃烧经济性, 降低污染物排放。热电偶测量是常用的温度测量方法, 但是只能实现单点的测量, 无法得到测量区域内部温度信息, 并且由于采用接触式的测量原理, 对温度场存在一定影响, 具有局限性。光学测量方法采用非接触式的测量原理, 通过得到与内部温度场相关的光学信号进行计算, 从而得到测量区域内部温度分布, 如利用CCD 来进行温度场重建等等[13] 。
利用调谐激光吸收光谱( TDLAS) 技术不但可以实现对于气体浓度的在线测量[48] , 也可以进行气体的温度测量。利用同时扫描两条气体吸收谱线得到的吸收信号, 可以实时计算出气体温度值。目前国内外研究学者对此都进行了大量的研究[911] , 但是此方法不能用于具有明显温度梯度的测量对象。采用扫描多条吸收谱线, 结合离散化的处理方法则可以得到在测量温度范围内, 测量区域内部大致的温度分布情况, 从而为安全控制和优化提供帮助。近些年来, 随着激光技术的发展和通讯技术的进步, 在近红外波段的光学仪器设备成本大大降低, 因此在近红外波段利用TDLAS 进行气体浓度和温度测量成为研究的热点。采用VCSEL 激光二极管,可以在其较宽的波长扫描范围内得到多条气体吸收谱线, 大大方便了气体温度分布的测量。
利用调谐激光吸收光谱( TDLAS) 技术不但可以实现对于气体浓度的在线测量[48] , 也可以进行气体的温度测量。利用同时扫描两条气体吸收谱线得到的吸收信号, 可以实时计算出气体温度值。目前国内外研究学者对此都进行了大量的研究[911] , 但是此方法不能用于具有明显温度梯度的测量对象。采用扫描多条吸收谱线, 结合离散化的处理方法则可以得到在测量温度范围内, 测量区域内部大致的温度分布情况, 从而为安全控制和优化提供帮助。近些年来, 随着激光技术的发展和通讯技术的进步, 在近红外波段的光学仪器设备成本大大降低, 因此在近红外波段利用TDLAS 进行气体浓度和温度测量成为研究的热点。采用VCSEL 激光二极管,可以在其较宽的波长扫描范围内得到多条气体吸收谱线, 大大方便了气体温度分布的测量。
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