基于可調諧二極管激光吸收光譜的高溫高壓氣體診斷方法研究
本項目主要研究高溫高壓環境下基于可調諧二極管激光吸收光譜技術的氣體診斷方法。在對高溫高壓下2.0 μm 波段的部分CO2 譜線參數及可用于譜線擬合的線型進行實驗測量及理論計算分析的基礎上,采用中心波長位于2.0 μm 附近的可調諧二極管激光器作為光源,結合固定波長的吸收光譜調制技術,基于通過一對CO2 譜線的諧波信號所實現的對高溫高壓環境中溫度以及CO2 濃度測量的相關研究,建立一種可用于高溫高壓環境下的溫度及組份濃度的測量方法,從而可實現對內燃機氣缸等設備的工作過程中燃料利用效率以及CO2 氣體排放的診斷。同時所進行的相關高溫高壓譜線參數和線型的研究,可對HITRAN 數據庫中2.0 μm 波段的部分CO2 譜線參數進行補充和矯正,并可為高溫高壓環境下分子譜線的擬合及模擬尋找合適的線型。 現狀特點:可調諧二極管激光吸收光譜技術是利用二極管激光器波長調諧特性,獲得被測氣體特征吸收光譜范圍內的吸收光譜,從而對氣體進行定性分析或定量分析的一種新技術。該技術具有高靈敏度、非接觸式、實時、動態、多組分同時測量等優點。由于二極管激光器的高單色性,可以利用待測氣體分子的一條孤立吸收譜線進行測量,避免了其他分子譜線的交叉干擾,從而準確地鑒別出待測氣體。TDLAS 在許多領域有著潛在的重要應用價值,是近年來國際上非常熱門的研究領域之一,其主要的應用領域有:分子光譜研究、機動車尾氣測量、工業過程監測控制、天然氣泄漏及有毒有害氣體監測、大氣痕量氣體檢測、醫療診斷、大氣氣溶膠測量等領域。 技術創新:采用價格較為低廉的2.0μm 波段DFB 型半導體激光器,結合固定波長的調制光譜技術,通過一對CO2 譜線實現對溫度及CO2 濃度的測量,在保證探測靈敏度的同時,簡化了裝置結構,降低了系統成本,有助于儀器便攜化和產業化的實現。
江蘇師范大學
2021-04-11