TDLAS高溫氣體測量系統(tǒng)的譜線選擇及實驗研究.pdf

1、燃燒是世界上使用最廣泛的能量轉換技術。對燃燒過程中重要燃燒參數(shù)的測量和監(jiān)測，對于理解燃燒過程、改進燃燒效率以及減少大氣污染物的排放有著至關重要的意義。隨著近年來光學非接觸式氣體檢測技術的迅速發(fā)展，基于可調諧半導體激光器的吸收光譜氣體測量技術（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS），因其高靈敏性、高精度的光譜分辨率、快速響應性、非接觸性以及多參數(shù)同時檢測等優(yōu)勢，成為了當前氣體實

2、時在線檢測的代表性技術之一，為對燃燒中關鍵參數(shù)如氣體溫度、濃度等重要參數(shù)的現(xiàn)場實時測量提供了有效的方法和途徑。本文研究的主要目的是利用可調諧半導體激光吸收光譜技術，對適用的H2O吸收譜線進行篩選，對所選譜線溫度特性進行實驗研究，為最終實現(xiàn)對鍋爐燃燒溫度的實時測量提供參考。
　　本文首先簡要概述了課題研究的背景、意義和主要技術的發(fā)展現(xiàn)狀。然后對TDLAS技術的基本原理作了闡述，包括氣體分子吸收光譜學基本理論、比爾-朗伯定律、TDLA

3、S技術的主要實現(xiàn)方式以及兩線法溫度測量的基本原理。在進行TDLAS測量之前最重要的一步便是選出最優(yōu)譜線對，為此利用MATLAB軟件強大的GUI功能，開發(fā)了一款用于TDLAS譜線選擇的工具軟件，該軟件可實現(xiàn)快速讀取HITRAN光譜數(shù)據(jù)庫、有效計算光譜各參數(shù)并繪圖，用于最優(yōu)譜線對選擇。對選線經驗準則的研究，有助于幫助更好的理解并制定滿足應用要求的選線標準。通過選線軟件的仿真計算以及相應的選線準則，選取了在近紅外1547nm附近的兩條H2O吸

4、收譜線1547.68nm和1547.84nm作為目標吸收譜線進行氣體溫度特性實驗測量。在已有的TDLAS實驗系統(tǒng)平臺的基礎上，先對所使用的DFB激光器的調諧特性進行了實驗研究，在充分了解激光器特性的基礎上，對所選譜線的調制深度進行了理論和實驗研究，為二倍頻法的使用奠定基礎。利用直接吸收法和二倍頻法進行了TDLAS氣體譜線溫度特性測量的初步實驗，包括實驗方法、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗結果分析等，最后根據(jù)實驗結果，分析了實驗系統(tǒng)可能存在的問題和原