基于多次反射直接吸收精確測(cè)量二氧化碳濃度的研究
發(fā)布時(shí)間:2021-03-26 21:16
二氧化碳?xì)怏w排放過多是造成溫室效應(yīng)的主要原因,對(duì)全球環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。企業(yè)燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳是城市區(qū)域碳排放的主要來源。為了通過碳排放交易來實(shí)現(xiàn)企業(yè)減排,就必須對(duì)企業(yè)煙囪排放二氧化碳進(jìn)行精確的計(jì)量,而企業(yè)煙囪排放的二氧化碳含量一般在20%以下,需要建立高準(zhǔn)確度的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法。通過多次反射吸收光譜技術(shù)精確獲得二氧化碳在6 361. 25 cm-1的(30012)←(00001) R18e躍遷譜線信息,進(jìn)一步結(jié)合理想氣體方程來精確獲得15%,10%,5%和1%二氧化碳/氮?dú)猓ǖ獨(dú)鉃槠胶鈿怏w)混合物的濃度。結(jié)果表明所建立的裝置和方法能夠快速精確地測(cè)量待測(cè)氣體的濃度,測(cè)量結(jié)果與基于天平的稱重法相當(dāng),擴(kuò)展相對(duì)不確定度小于0. 65%(k=2)。
【文章來源】:計(jì)量學(xué)報(bào). 2020,41(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:5 頁
【部分圖文】:
實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
本文首先對(duì)系統(tǒng)抽真空來獲得系統(tǒng)的基線I0,然后分別測(cè)量在p=4 kPa,T=293 K時(shí)5種混合物的光學(xué)響應(yīng)I,結(jié)合式(2)得到CO2在不同濃度下的吸收系數(shù)α,如圖2所示。其中吸收長(zhǎng)度L通過34.923%的CO2/N2混合物標(biāo)定得到。實(shí)驗(yàn)中,腔體溫度被控制在T=(293±0.005)K,壓力被控制在p=(4 000±2)Pa。壓力和溫度波動(dòng)影響均變成二階,測(cè)量原理式(6)進(jìn)一步簡(jiǎn)化為:
吸收譜線的面積可以用直接的面積積分獲得或者通過分子吸收線形回歸得到。由于有基線漂移等因素的影響,直接面積積分一般會(huì)帶來系統(tǒng)偏差。常用的簡(jiǎn)單分子線形主要有Voigt(VP)和Galatry(GP)線形。Voigt線形包含了多普勒效應(yīng)和碰撞所帶來的能量交換,會(huì)帶來系統(tǒng)性的低估以及W形狀的擬合殘差[11],產(chǎn)生10%的偏差[12]。產(chǎn)生偏差的主要原因是碰撞引入的速度變化對(duì)線形的影響,通常叫做Dicke變窄效應(yīng)[13]。在極限情況下,這種碰撞被簡(jiǎn)化為軟球的Galatry線形,它假定碰撞前后分子速度是相關(guān)的,把吸收分子的運(yùn)動(dòng)作為一個(gè)擴(kuò)散過程,是更為準(zhǔn)確的分子線形。本文采用GP線形回歸得到圖2所示吸收光譜的面積A,選用34.923%的CO2/N2混合物作為參考?xì)怏w,結(jié)合式(7)可以得到其余被測(cè)氣體的摩爾濃度,測(cè)量結(jié)果列于圖3中。從圖3可以看出,本文的測(cè)量結(jié)果與基于天平稱量的氣瓶標(biāo)稱值具有較好的一致性,測(cè)量結(jié)果分別為0.991 4%,5.010%,10.029%和15.026%。3.2 討論與分析
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]點(diǎn)排放源中二氧化碳濃度的測(cè)量研究[J]. 鄒冰妍,林鴻,張亮,馮曉娟,趙不賄,張金濤. 計(jì)量學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]大氣溫室氣體探測(cè)激光雷達(dá)及其標(biāo)定技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 劉曉萌,劉勤勇,張亮. 計(jì)量學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]城市區(qū)域碳排放測(cè)量反演研究國(guó)際進(jìn)展[J]. 胡鶴鳴,王池,張金濤. 計(jì)量學(xué)報(bào). 2017(01)
[4]1.6微米附近氮?dú)庹箤挼囊谎趸挤肿泳形的研究[J]. 趙欣月,林鴻,楊雷,錢進(jìn),李輝,張金濤. 計(jì)量學(xué)報(bào). 2017(01)
[5]近臨界區(qū)二氧化碳聲速的精密測(cè)量研究[J]. 鄭榮偉,馮曉娟,伍肆,趙欣月,張金濤,宦克為. 計(jì)量學(xué)報(bào). 2017(01)
[6]基于TDLAS測(cè)量二氧化碳動(dòng)態(tài)濃度與溫度[J]. 李勝,肖兵. 自動(dòng)化與信息工程. 2006(04)
本文編號(hào):3102261
【文章來源】:計(jì)量學(xué)報(bào). 2020,41(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:5 頁
【部分圖文】:
實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
本文首先對(duì)系統(tǒng)抽真空來獲得系統(tǒng)的基線I0,然后分別測(cè)量在p=4 kPa,T=293 K時(shí)5種混合物的光學(xué)響應(yīng)I,結(jié)合式(2)得到CO2在不同濃度下的吸收系數(shù)α,如圖2所示。其中吸收長(zhǎng)度L通過34.923%的CO2/N2混合物標(biāo)定得到。實(shí)驗(yàn)中,腔體溫度被控制在T=(293±0.005)K,壓力被控制在p=(4 000±2)Pa。壓力和溫度波動(dòng)影響均變成二階,測(cè)量原理式(6)進(jìn)一步簡(jiǎn)化為:
吸收譜線的面積可以用直接的面積積分獲得或者通過分子吸收線形回歸得到。由于有基線漂移等因素的影響,直接面積積分一般會(huì)帶來系統(tǒng)偏差。常用的簡(jiǎn)單分子線形主要有Voigt(VP)和Galatry(GP)線形。Voigt線形包含了多普勒效應(yīng)和碰撞所帶來的能量交換,會(huì)帶來系統(tǒng)性的低估以及W形狀的擬合殘差[11],產(chǎn)生10%的偏差[12]。產(chǎn)生偏差的主要原因是碰撞引入的速度變化對(duì)線形的影響,通常叫做Dicke變窄效應(yīng)[13]。在極限情況下,這種碰撞被簡(jiǎn)化為軟球的Galatry線形,它假定碰撞前后分子速度是相關(guān)的,把吸收分子的運(yùn)動(dòng)作為一個(gè)擴(kuò)散過程,是更為準(zhǔn)確的分子線形。本文采用GP線形回歸得到圖2所示吸收光譜的面積A,選用34.923%的CO2/N2混合物作為參考?xì)怏w,結(jié)合式(7)可以得到其余被測(cè)氣體的摩爾濃度,測(cè)量結(jié)果列于圖3中。從圖3可以看出,本文的測(cè)量結(jié)果與基于天平稱量的氣瓶標(biāo)稱值具有較好的一致性,測(cè)量結(jié)果分別為0.991 4%,5.010%,10.029%和15.026%。3.2 討論與分析
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]點(diǎn)排放源中二氧化碳濃度的測(cè)量研究[J]. 鄒冰妍,林鴻,張亮,馮曉娟,趙不賄,張金濤. 計(jì)量學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]大氣溫室氣體探測(cè)激光雷達(dá)及其標(biāo)定技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 劉曉萌,劉勤勇,張亮. 計(jì)量學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]城市區(qū)域碳排放測(cè)量反演研究國(guó)際進(jìn)展[J]. 胡鶴鳴,王池,張金濤. 計(jì)量學(xué)報(bào). 2017(01)
[4]1.6微米附近氮?dú)庹箤挼囊谎趸挤肿泳形的研究[J]. 趙欣月,林鴻,楊雷,錢進(jìn),李輝,張金濤. 計(jì)量學(xué)報(bào). 2017(01)
[5]近臨界區(qū)二氧化碳聲速的精密測(cè)量研究[J]. 鄭榮偉,馮曉娟,伍肆,趙欣月,張金濤,宦克為. 計(jì)量學(xué)報(bào). 2017(01)
[6]基于TDLAS測(cè)量二氧化碳動(dòng)態(tài)濃度與溫度[J]. 李勝,肖兵. 自動(dòng)化與信息工程. 2006(04)
本文編號(hào):3102261
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