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基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体浓度测量温度影响修正方法研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:2013.12.5
  • 页码:2342041-2342047
  • 分类:TH811[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]安徽省光子器件与材料重点实验室, 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
  • 相关基金:国家自然科学基金青年科学基金(批准号:11204320)资助的课题.
  • 相关项目:基于TDLAS技术的温度场和浓度场“CT”模型重建方法研究
中文摘要:

可调谐二极管激光吸收光谱技术测量气体浓度时,由于测量氛围温度变化的影响引起解调的二次谐波信号发生变化,最终导致浓度测量的较大误差. 为了修正温度变化对浓度反演结果的影响,适应工业测量、燃烧诊断的需要,采用通过实验所得温度关系的数值拟合修正方法即经验公式修正和根据HITRAN数据库参数的理论关系即理论公式修正两种方法进行分析与讨论. 实验中采用在50 cm长的高温管式炉中通入高温安全的21%浓度的 氧气为目标测定气体,选定760.77 nm的中心吸收波长,测量了温度变化范围为300–900 K,间隔50 K的情况下所得到的谐波信号,并利用一次谐波比值消元法消除光强波动影响后的结果,得出了不同温度下未修正的原始浓度值和通过修正方法后的修正值. 实验结果表明所述的经验公式和理论公式两种修正方法对温度影响都有一定的抑制作用,可以应用到温度变化引起的气体浓度误差修正监测中,为下一步开展燃烧诊断实时在线监测提供了依据.

英文摘要:

Tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) is often used to detect gas concentrations in many fields. But because of the variation of ambient temperature, the measured harmonic signal amplitudes are affected and may lead to the monitoring errors. The impact of temperature on the measurement as well as the temperature compensation method is emphasized. So in order to modify the inversion results and adapt industrial measurement, combustion diagnostics, the numerical fitting empirical modified equation and theoretical modified equation from HITRAN database are discussed and compared in this paper. In experiment, the 21% oxygen as the safety monitoring gas and absorption wavelength at 760.77 nm are employed. Meanwhile, the first harmonic signals are also used to decrease the laser intensity fluctuations. We thus obtained the unmodified and modified results with the tube furnace in the temperature range 300–900 K (interval 50 K). Experimental results show that these two modified methods have some effective influence on the temperature changes and can be applied to gas monitoring correction to improve the accuracy and feasibility of the TDLAS technology. In addition, the methods also provide evidence for the real-time gas monitoring in the application of combustion diagnosis.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876