本文關(guān)鍵詞：高溫CO近紅外光譜特性分析及實驗研究

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,大氣污染導(dǎo)致的環(huán)境安全問題日益突出。CO是與燃燒過程相聯(lián)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(xué)方法是燃燒過程診斷的理想工具。可以提供燃燒過程溫度、氣氛條件等關(guān)鍵參數(shù)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(shù)精確實驗數(shù)據(jù)是目前限制燃燒過程光譜檢測技術(shù)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(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)方法,以紅外吸收光譜學(xué)理論為依據(jù),首先對雙原子分子的振轉(zhuǎn)光譜以及譜線線型函數(shù)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(shù),建立了高溫氣體吸收光譜特性參數(shù)理論研究模型,重點研究了配分函數(shù)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(guān)性。根據(jù)上述原理和方法,搭建了基于直接吸收光譜技術(shù)的高溫CO光譜測量實驗系統(tǒng),根據(jù)燃燒過程CO近紅外高分辨激光光譜在線檢測應(yīng)用需求,選取了CO在二階泛頻波段范圍內(nèi)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(shù)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(nèi)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(shù)提取算法,獲取了CO二階泛頻波段范圍內(nèi)的R(12)、R(13)、R(14)三條吸收線在323K～973K溫度范圍內(nèi)的光譜吸收線強以及光譜吸收線強與溫度關(guān)系的精確實驗數(shù)據(jù),并與理論計算數(shù)據(jù)進行了對比分析。根據(jù)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(shù)、N2-CO互展寬系數(shù)和溫度依賴系數(shù)等高溫光譜參數(shù)；最后,采用實驗得到的譜線吸收線強與溫度的關(guān)系式,建立了溫度修正算法模型,并將溫度修正模型應(yīng)用于高溫氣體檢測。
【關(guān)鍵詞】：可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS) 吸收線強 展寬系數(shù) 一氧化碳 溫度修正
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(xiàn)狀及進展19-21
• 1.4 課題的研究內(nèi)容21-23
• 第二章 吸收光譜學(xué)理論23-36
• 2.1 光譜學(xué)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(zhuǎn)光譜24-26
• 2.1.3 譜線線型函數(shù)26-29
• 2.2 直接吸收光譜技術(shù)29-32
• 2.3 調(diào)制吸收光譜(WMS)技術(shù)32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 高溫CO光譜參數(shù)測量實驗系統(tǒng)設(shè)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(shè)計43-44
• 3.3.3 恒溫區(qū)的設(shè)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(shù)據(jù)采集卡48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 高溫CO光譜參數(shù)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(shù)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(jié)果分析52-60
• 4.2.1 激光掃描波長標(biāo)定52-54
• 4.2.2 Voigt光譜擬合算法的實現(xiàn)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(shù)測量方法與結(jié)果分析60-63
• 4.4 N_2-CO互展寬系數(shù)測量方法與結(jié)果分析63-65
• 4.5 本章小結(jié)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(shè)計68
• 5.3 實驗結(jié)果分析68-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻73-77
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與其他研究成果77

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本文編號：543166