基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜的高溫高壓氣體診斷方法研究
本項目主要研究高溫高壓環(huán)境下基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術的氣體診斷方法。在對高溫高壓下2.0 μm 波段的部分CO2 譜線參數(shù)及可用于譜線擬合的線型進行實驗測量及理論計算分析的基礎上,采用中心波長位于2.0 μm 附近的可調(diào)諧二極管激光器作為光源,結合固定波長的吸收光譜調(diào)制技術,基于通過一對CO2 譜線的諧波信號所實現(xiàn)的對高溫高壓環(huán)境中溫度以及CO2 濃度測量的相關研究,建立一種可用于高溫高壓環(huán)境下的溫度及組份濃度的測量方法,從而可實現(xiàn)對內(nèi)燃機氣缸等設備的工作過程中燃料利用效率以及CO2 氣體排放的診斷。同時所進行的相關高溫高壓譜線參數(shù)和線型的研究,可對HITRAN 數(shù)據(jù)庫中2.0 μm 波段的部分CO2 譜線參數(shù)進行補充和矯正,并可為高溫高壓環(huán)境下分子譜線的擬合及模擬尋找合適的線型。 現(xiàn)狀特點:可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術是利用二極管激光器波長調(diào)諧特性,獲得被測氣體特征吸收光譜范圍內(nèi)的吸收光譜,從而對氣體進行定性分析或定量分析的一種新技術。該技術具有高靈敏度、非接觸式、實時、動態(tài)、多組分同時測量等優(yōu)點。由于二極管激光器的高單色性,可以利用待測氣體分子的一條孤立吸收譜線進行測量,避免了其他分子譜線的交叉干擾,從而準確地鑒別出待測氣體。TDLAS 在許多領域有著潛在的重要應用價值,是近年來國際上非常熱門的研究領域之一,其主要的應用領域有:分子光譜研究、機動車尾氣測量、工業(yè)過程監(jiān)測控制、天然氣泄漏及有毒有害氣體監(jiān)測、大氣痕量氣體檢測、醫(yī)療診斷、大氣氣溶膠測量等領域。 技術創(chuàng)新:采用價格較為低廉的2.0μm 波段DFB 型半導體激光器,結合固定波長的調(diào)制光譜技術,通過一對CO2 譜線實現(xiàn)對溫度及CO2 濃度的測量,在保證探測靈敏度的同時,簡化了裝置結構,降低了系統(tǒng)成本,有助于儀器便攜化和產(chǎn)業(yè)化的實現(xiàn)。
江蘇師范大學
2021-04-11