本文關(guān)鍵詞：工業(yè)燃燒高溫氣體紅外輻射光譜檢測(cè)技術(shù)研究　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：工業(yè)高溫窯爐內(nèi)燃燒過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的多相反應(yīng)過(guò)程,通過(guò)對(duì)燃燒過(guò)程參數(shù)的精確檢測(cè),結(jié)合科學(xué)地系統(tǒng)建模,可深入揭示燃燒過(guò)程機(jī)理,優(yōu)化控制系統(tǒng),以期達(dá)到優(yōu)化燃燒的目的。被動(dòng)傅里葉變換紅外(FTIR)光譜遙測(cè)技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種綜合性探測(cè)技術(shù),可實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)燃燒過(guò)程和區(qū)域非接觸連續(xù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。本論文開(kāi)展基于FTIR被動(dòng)遙測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)及其工業(yè)爐膛燃燒環(huán)境在線(xiàn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究。論文研究了高溫氣體分子光譜特征和傅里葉變換紅外光譜測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法,針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)紅外輻射光譜被動(dòng)遙測(cè)面臨的問(wèn)題,提出了一種改進(jìn)的基于零光程差干涉數(shù)據(jù)對(duì)齊與平均的光譜數(shù)據(jù)獲取算法,提高了光譜信噪比;通過(guò)采用復(fù)數(shù)窗函數(shù)與光譜數(shù)據(jù)卷積的光譜頻域切趾方法,降低了光譜旁瓣引起的光譜混疊;結(jié)合Spearman相關(guān)系數(shù)建立了光譜相關(guān)性模型,以疊加湍流的一氧化碳遙測(cè)實(shí)驗(yàn)為例,分析了采用不同數(shù)據(jù)處理方法的光譜信噪比、光譜相關(guān)性和濃度反演結(jié)果,表明研究的數(shù)據(jù)處理方法在受湍流噪聲干擾的在線(xiàn)檢測(cè)中優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法,減小了計(jì)算量,提高了反演精度。開(kāi)展了基于紅外輻射光譜反演高溫氣體溫度的算法研究,根據(jù)譜線(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)與溫度的關(guān)系,結(jié)合譜帶擬合法與雙譜線(xiàn)法,研究了一種基于紅外光譜雙譜線(xiàn)擬合對(duì)比的氣體溫度測(cè)量方法,建立了氣體溫度反演算法模型,搭建了傅立葉變換光譜儀高溫一氧化碳?xì)怏w測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái),開(kāi)展了高溫氣體溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,該方法能夠測(cè)量高溫氣體溫度。研究了基于被動(dòng)遙測(cè)紅外輻射光譜反演高溫氣體濃度的相關(guān)理論,建立了工業(yè)高溫爐膛輻射光譜、測(cè)量區(qū)域內(nèi)氣體透過(guò)率譜重建的算法模型;依據(jù)HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)建立了高溫參考譜模型,模擬分析了高溫氣體紅外輻射光譜特性;開(kāi)展了高溫氣體測(cè)量實(shí)驗(yàn),利用高溫氣體溫度反演結(jié)果對(duì)測(cè)量光譜進(jìn)行了溫度修正,獲得了不同溫度下氣體濃度。結(jié)果表明,修正算法提高了氣體濃度的反演精度,并對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)限進(jìn)行了研究,獲取了 NECL的理論表達(dá)式,據(jù)此分析了檢測(cè)限隨探測(cè)環(huán)境溫度的變化規(guī)律。開(kāi)展了水泥煅燒窯爐和石化火炬燃燒高溫氣體被動(dòng)遙測(cè)實(shí)驗(yàn),采用本文研究的反演算法對(duì)輻射光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,獲得了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的高溫氣體溫度和濃度數(shù)據(jù),測(cè)量結(jié)果能夠反映窯爐和火炬燃燒高溫氣體特性的變化趨勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN219

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