本文關(guān)鍵詞：基于激光自發(fā)拉曼散射的氣體標(biāo)定試驗(yàn)研究

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【摘要】：伴隨著汽車工業(yè)的水平不斷提高,汽車總數(shù)量不斷增加,不僅使能源消耗加劇,同時(shí)還造成了嚴(yán)重的大氣污染。面對(duì)能源危機(jī)與環(huán)境污染的雙重問題,單純依靠限制汽車數(shù)量是不夠的,從技術(shù)層面上突破,研究發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能和減排技術(shù)是當(dāng)今主流方向,其關(guān)鍵處就是研究?jī)?nèi)燃機(jī)的燃燒問題,這需要對(duì)燃燒過程進(jìn)行測(cè)量和分析。由于內(nèi)燃機(jī)封閉的結(jié)構(gòu)使得傳統(tǒng)介入式的缸內(nèi)燃燒診斷技術(shù)測(cè)量精度不夠,因此基于激光的內(nèi)燃機(jī)燃燒測(cè)試技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,內(nèi)燃機(jī)激光測(cè)試技術(shù)以激光為激發(fā)光源穿過內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi),通過光譜儀獲得缸內(nèi)物質(zhì)受激光激發(fā)后的光譜圖,通過分析光譜可以得到缸內(nèi)物質(zhì)相應(yīng)的物理量。激光測(cè)試技術(shù)無論在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域還是其他領(lǐng)域都是比較先進(jìn)的測(cè)試技術(shù),它在內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)可視化上有重大意義。本文針對(duì)激光測(cè)試技術(shù)中的激光自發(fā)拉曼散射技術(shù)進(jìn)行了內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域上的應(yīng)用研究,在本文中利用激光自發(fā)拉曼散射測(cè)試了氣體濃度,完成了發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)主要物質(zhì)O2、CO2和N2的標(biāo)定,并對(duì)標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。為了研究激光自發(fā)拉曼散射的氣體標(biāo)定,本文開發(fā)設(shè)計(jì)了標(biāo)定池和建立拉曼散射光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。開發(fā)了標(biāo)定池,無論是它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸,還是它供激光出入的石英窗口與本實(shí)驗(yàn)光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)完全相同,可以模擬發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)環(huán)境,同時(shí)建立標(biāo)定池的加熱溫控系統(tǒng)與進(jìn)排氣配氣系統(tǒng);建立的拉曼散射光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)包括Nd:YAG激光器、激光擴(kuò)束器、激光脈沖展寬器、激光縮束器、45°反射鏡、散射光收集器、532nm濾光片、光譜儀、ICCD、計(jì)算機(jī)以及信號(hào)發(fā)生器等。本文分別在標(biāo)定池內(nèi)溫度為常溫(21℃)和100℃下進(jìn)行了不同壓力下一元純氣體O2、CO2和N2的自發(fā)拉曼散射試驗(yàn),得到O2、CO2和N2三種氣體的拉曼光譜,分析了拉曼光譜峰面積隨著氣體壓力與濃度的變化。對(duì)三種氣體進(jìn)行濃度標(biāo)定,繪制出三種氣體的標(biāo)定曲線,求取了O2和CO2相對(duì)于N2的響應(yīng)因子,并在混合氣體中進(jìn)行濃度測(cè)試完成對(duì)標(biāo)定結(jié)果準(zhǔn)確性的驗(yàn)證。然后對(duì)激光自發(fā)拉曼散射試驗(yàn)的誤差來源進(jìn)行了分析,以做出改進(jìn)減小試驗(yàn)誤差,誤差主要來自于Nd:YAG激光器與光譜儀的損耗、石英窗口潔凈度與工藝水平、ICCD噪聲等硬件設(shè)備引起的誤差。在標(biāo)定池上進(jìn)行激光自發(fā)拉曼散射氣體標(biāo)定試驗(yàn),能給在光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行拉曼散射試驗(yàn)提供前期試驗(yàn)基礎(chǔ)。開發(fā)了光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),系統(tǒng)由光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)主體、電控系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成,為以后在光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行拉曼散射試驗(yàn)提供了硬件設(shè)備基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：拉曼散射 氣體標(biāo)定 激光測(cè)試 標(biāo)定系統(tǒng) 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464.114
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 內(nèi)燃機(jī)激光診斷技術(shù)11-14
• 1.2.1 瑞利散射法11
• 1.2.2 自發(fā)拉曼散射11-12
• 1.2.3 激光誘導(dǎo)熒光12-13
• 1.2.4 激光誘導(dǎo)白熾光13
• 1.2.5 Mie散射法13-14
• 1.2.6 激光多普勒測(cè)速技術(shù)14
• 1.3 內(nèi)燃機(jī)激光診斷技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本文主要研究意義和內(nèi)容16-20
• 1.4.1 研究意義16-17
• 1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容17-20
• 第2章 拉曼散射理論20-30
• 2.1 拉曼散射理論概述20-26
• 2.1.1 拉曼散射理論的發(fā)展20-21
• 2.1.2 拉曼散射理論的解釋21-25
• 2.1.3 拉曼散射測(cè)量技術(shù)特點(diǎn)25-26
• 2.2 拉曼散射法測(cè)量氣體濃度的原理26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-30
• 第3章 自發(fā)拉曼散射氣體標(biāo)定系統(tǒng)30-48
• 3.1 自發(fā)拉曼散射氣體標(biāo)定系統(tǒng)工作原理30-32
• 3.2 標(biāo)定池的設(shè)計(jì)32-37
• 3.3 標(biāo)定池配氣及溫度壓力控制37-38
• 3.4 激發(fā)光源激光器38-39
• 3.5 激光擴(kuò)束器和激光縮束器39-40
• 3.6 激光脈沖展寬器40-42
• 3.7 ICCD及ICCD與激光器時(shí)序同步控制42-44
• 3.8 線光源收集器和濾光片44-45
• 3.9 信號(hào)采集裝置45-46
• 3.10 本章小結(jié)46-48
• 第4章 自發(fā)拉曼散射氣體濃度的測(cè)量與標(biāo)定48-66
• 4.1 自發(fā)拉曼散射測(cè)量氣體濃度的方法48-50
• 4.2 一元?dú)怏w濃度的測(cè)量與標(biāo)定50-59
• 4.2.1 純O_2的拉曼散射光譜51-53
• 4.2.2 純CO_2的拉曼散射光譜53-54
• 4.2.3 純N2的拉曼散射光譜54-56
• 4.2.4 O_2，，CO_2和N_2的標(biāo)定與相對(duì)響應(yīng)因子56-59
• 4.3 多元混合氣體濃度的測(cè)量與驗(yàn)證59-62
• 4.4 誤差分析62-64
• 4.4.1 激光器引起的誤差62
• 4.4.2 石英窗口的影響62-63
• 4.4.3 光譜儀的影響63
• 4.4.4 ICCD噪聲引起的誤差63-64
• 4.4.5 數(shù)據(jù)處理引起的誤差64
• 4.5 本章小節(jié)64-66
• 第5章 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)66-74
• 5.1 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)的光學(xué)通路66-67
• 5.2 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)67
• 5.3 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)電控部分67-68
• 5.4 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)采集系統(tǒng)68-72
• 5.5 建立光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)72-73
• 5.6 本章小結(jié)73-74
• 第6章 全文總結(jié)與工作展望74-76
• 6.1 全文總結(jié)74-75
• 6.2 工作展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果80-82
• 致謝82

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4 侯巖雪;井西利;王明利;李源作;;蒽醌分子的深紫外針尖增強(qiáng)拉曼散射的化學(xué)增強(qiáng)機(jī)制[J];燕山大學(xué)學(xué)報(bào);2012年02期

5 馬文輝,張明生;鈦酸鉛薄膜拉曼散射和表面效應(yīng)(英文)[J];光散射學(xué)報(bào);1997年Z1期

6 張會(huì);袁景和;常勝江;張延;;光子晶體光纖產(chǎn)生相干反斯托克斯拉曼散射顯微鏡光源的數(shù)值研究[J];中國(guó)科技論文在線;2007年04期

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10 ;新傳感器擴(kuò)展拉曼散射技術(shù)應(yīng)用[J];硅谷;2011年07期

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