基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的高温温度测量研究

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:NF_Frankie
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近年来,随着我国经济的迅速发展和工业化进程的不断增加,燃煤电厂生产、冶金以及城市垃圾焚烧过程中产生大量的有害气体排入大气,导致环境污染日益严重。温度作为衡量燃烧效率的重要参数之一,根据实时的烟气温度检测值,调整优化多种燃料的分配比例,可提高燃料效率,降低有害气体排放,有效做到节约能源和保护环境。目前测温技术根据其测量方式分为接触式和非接触式测温,接触式测温的缺点是点式测量燃烧环境中的温度,只能给出具体某一点的温度值,并且在特定温度范围内温度响应线性度不高、检测灵敏度低等。非接触式测温则不需要与被测对象接触,因而不会干扰温度场,动态响应特性也相对较好,适用于高温条件下测温,其测温上限不受感温元件的耐温程度的限制。可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)技术,该技术探测灵敏度高、响应时间快、实时在线、非侵入、分辨率高、选择性强,同时具有其他技术所没有的抗电磁干扰能力强、易光纤耦合等优点,进行实地探测消除了人们对被测对象处理的疑虑,从而确保了测量的完整性,成为气体温度测量的有效工具。本文研究的主要目的是基于TDLAS以水汽作为测量载体,对高温温度进行测量研究。论文总体安排上面,首先指出了高温测量的发展现状及接触式测温的不足,明确本文的研究内容及目的;进而在理论方面介绍了吸收光谱常用的高温分子光谱(High-temperature Molecular Spectroscopic, HITEMP)数据库和吸收光谱基本理论,论述了可调谐半导体激光吸收光谱测温技术的基本原理,并给出了本文中实验搭建所需的主要实验仪器及其主要参数。创新的定义了“谱线群对”概念,用于取代原有的用于温度传感的“谱线对”,研究分析水汽在7150-7200cm-1附近的吸收谱线,通过建立严格的筛选机制进行“谱线群对”挑选;最终选择出了三对合适的水汽吸收“谱线群对”来进行高温温度传感实验验证,最终确定出最佳“谱线群对”7164.8993cm-1和7165.8203cm-1,并对结果进行了误差分析。接着介绍了论文中模拟、采集及处理数据所用到的系统软件设计,最后总结全文,并对进一步的研究工作提出了一些展望。
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