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

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【摘要】：工業(yè)高溫窯爐內(nèi)燃燒過程是一個復(fù)雜的多相反應(yīng)過程,通過對燃燒過程參數(shù)的精確檢測,結(jié)合科學(xué)地系統(tǒng)建模,可深入揭示燃燒過程機(jī)理,優(yōu)化控制系統(tǒng),以期達(dá)到優(yōu)化燃燒的目的。被動傅里葉變換紅外(FTIR)光譜遙測技術(shù)是近年來迅速發(fā)展的一種綜合性探測技術(shù),可實現(xiàn)對工業(yè)燃燒過程和區(qū)域非接觸連續(xù)在線監(jiān)測。本論文開展基于FTIR被動遙測等關(guān)鍵技術(shù)及其工業(yè)爐膛燃燒環(huán)境在線監(jiān)測應(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量數(shù)據(jù)處理方法,針對工業(yè)現(xiàn)場紅外輻射光譜被動遙測面臨的問題,提出了一種改進(jìn)的基于零光程差干涉數(shù)據(jù)對齊與平均的光譜數(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實驗為例,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檢測中優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法,減小了計算量,提高了反演精度。開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法,研究了一種基于紅外光譜雙譜線擬合對比的氣體溫度測量方法,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測量實驗平臺,開展了高溫氣體溫度測量實驗。結(jié)果表明,該方法能夠測量高溫氣體溫度。研究了基于被動遙測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、測量區(qū)域內(nèi)氣體透過率譜重建的算法模型;依據(jù)HITRAN數(shù)據(jù)庫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;開展了高溫氣體測量實驗,利用高溫氣體溫度反演結(jié)果對測量光譜進(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,并對系統(tǒng)的檢測限進(jìn)行了研究,獲取了 NECL的理論表達(dá)式,據(jù)此分析了檢測限隨探測環(huán)境溫度的變化規(guī)律。開展了水泥煅燒窯爐和石化火炬燃燒高溫氣體被動遙測實驗,采用本文研究的反演算法對輻射光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,獲得了實際生產(chǎn)過程的高溫氣體溫度和濃度數(shù)據(jù),測量結(jié)果能夠反映窯爐和火炬燃燒高溫氣體特性的變化趨勢。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN219

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