發(fā)布時間：2017-07-15 09:03

  本文關鍵詞：高溫CO近紅外光譜特性分析及實驗研究

  更多相關文章： 可調諧半導體激光吸收光譜(TDLAS) 吸收線強 展寬系數 一氧化碳 溫度修正

【摘要】：隨著我國經濟的高速發(fā)展,大氣污染導致的環(huán)境安全問題日益突出。CO是與燃燒過程相聯系的一種典型大氣污染組分,因此燃燒場中CO的精確檢測對工業(yè)燃燒過程的節(jié)能減排和發(fā)動機燃燒狀態(tài)診斷等具有重要意義。光譜學方法是燃燒過程診斷的理想工具�？梢蕴峁┤紵^程溫度、氣氛條件等關鍵參數的原位在線測量,滿足燃燒過程在線監(jiān)測需求,而缺乏燃燒過程氣體分子高溫光譜特性參數精確實驗數據是目前限制燃燒過程光譜檢測技術測量精度的一個重要因素。針對上述問題,本文開展了CO近紅外高溫吸收光譜特性分析及實驗研究工作,基于高分辨可調諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)技術方法,以紅外吸收光譜學理論為依據,首先對雙原子分子的振轉光譜以及譜線線型函數進行系統(tǒng)理論分析,系統(tǒng)介紹了CO紅外吸收光譜的基本特征。然后基于TDLAS直接吸收光譜技術,建立了高溫氣體吸收光譜特性參數理論研究模型,重點研究了配分函數的不同計算方法,吸收線強理論計算方法及其與溫度的相關性。根據上述原理和方法,搭建了基于直接吸收光譜技術的高溫CO光譜測量實驗系統(tǒng),根據燃燒過程CO近紅外高分辨激光光譜在線檢測應用需求,選取了CO在二階泛頻波段范圍內的R(12)、R(13)、R(14)三條特征吸收線作為研究對象,并通過一系列的高溫光譜參數測量實驗,獲取了多種條件下三條吸收線在323K～973K溫度范圍內的吸收光譜；研究了基于高分辨直接吸收光譜的高溫氣體紅外光譜特征參數提取算法,獲取了CO二階泛頻波段范圍內的R(12)、R(13)、R(14)三條吸收線在323K～973K溫度范圍內的光譜吸收線強以及光譜吸收線強與溫度關系的精確實驗數據,并與理論計算數據進行了對比分析。根據不同壓強和溫度條件下特征譜線的展寬特性,同時獲取了譜線自展寬系數、N2-CO互展寬系數和溫度依賴系數等高溫光譜參數；最后,采用實驗得到的譜線吸收線強與溫度的關系式,建立了溫度修正算法模型,并將溫度修正模型應用于高溫氣體檢測。
【關鍵詞】：可調諧半導體激光吸收光譜(TDLAS) 吸收線強 展寬系數 一氧化碳 溫度修正
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.21;O657.33
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 引言16-23
• 1.1 課題背景及研究意義16-17
• 1.2 燃燒過程中CO測量方法介紹17-19
• 1.3 CO近紅外光譜研究現狀及進展19-21
• 1.4 課題的研究內容21-23
• 第二章 吸收光譜學理論23-36
• 2.1 光譜學理論23-29
• 2.1.1 氣體分子能態(tài)與光譜吸收23-24
• 2.1.2 雙原子分子的振轉光譜24-26
• 2.1.3 譜線線型函數26-29
• 2.2 直接吸收光譜技術29-32
• 2.3 調制吸收光譜(WMS)技術32-35
• 2.4 本章小結35-36
• 第三章 高溫CO光譜參數測量實驗系統(tǒng)設計36-49
• 3.1 CO特征吸收譜線的選取36-38
• 3.2 高溫光譜測量系統(tǒng)方案38-39
• 3.3 高溫光譜測量系統(tǒng)集成39-48
• 3.3.1 激光光源的選取40-43
• 3.3.2 氣體吸收池的設計43-44
• 3.3.3 恒溫區(qū)的設計44-46
• 3.3.4 光電探測器46-47
• 3.3.5 真空計47-48
• 3.3.6 數據采集卡48
• 3.4 本章小結48-49
• 第四章 高溫CO光譜參數測量系統(tǒng)實驗及分析49-67
• 4.1 線強理論計算方法研究49-52
• 4.1.1 配分函數的計算49-51
• 4.1.2 線強理論計算51-52
• 4.2 線強實驗測量方法與結果分析52-60
• 4.2.1 激光掃描波長標定52-54
• 4.2.2 Voigt光譜擬合算法的實現54-55
• 4.2.3 線強實驗測量方法與分析55-60
• 4.3 自展寬系數測量方法與結果分析60-63
• 4.4 N_2-CO互展寬系數測量方法與結果分析63-65
• 4.5 本章小結65-67
• 第五章 溫度修正模型與實驗驗證67-71
• 5.1 溫度修正模型建立67-68
• 5.2 實驗方案設計68
• 5.3 實驗結果分析68-70
• 5.4 本章小結70-71
• 第六章 總結與展望71-73
• 6.1 總結71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻73-77
• 在讀期間發(fā)表的學術論文與其他研究成果77

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本文編號：543166