【摘 要】
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温度作为一个物理量在燃烧效率诊断中尤其重要。通过控制燃烧场中的温度可以改善燃烧效率,减少有害气体的排放。传统的接触式测温手段会对燃烧场产生干扰,并且温度过高也容易将仪器损坏,测温范围也很有限。可调谐半导体激光吸收光谱技术,简称为TDLAS,是一种具有灵敏度高、响应快、实时性强等特点的非侵入测量技术,在燃烧场温度测量和气体组成分析方面很大的应用前景。本文以TDLAS技术作为基本原理,以水分子为目标气
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温度作为一个物理量在燃烧效率诊断中尤其重要。通过控制燃烧场中的温度可以改善燃烧效率,减少有害气体的排放。传统的接触式测温手段会对燃烧场产生干扰,并且温度过高也容易将仪器损坏,测温范围也很有限。可调谐半导体激光吸收光谱技术,简称为TDLAS,是一种具有灵敏度高、响应快、实时性强等特点的非侵入测量技术,在燃烧场温度测量和气体组成分析方面很大的应用前景。本文以TDLAS技术作为基本原理,以水分子为目标气体,设计了一个数据采集与实时波形显示软件,并就数据处理的主要算法进行了软件模块设计。首先对吸收光谱测温的基本原理进行了介绍,并阐述了谱线选择的一般原则。利用HITRAN数据库中的数据对两条7182.9496cm-1和7179.7524cm-1水分子吸收谱线对不同温度下的线强进行了仿真,仿真结果显示这两条谱线在300-1100K有较好的测温灵敏度,对TDLAS系统的基本结构进行了简单的介绍。其次在软件设计方面,利用MFC的单文档模式编写了一个双界面软件,分别数据采集界面和数据回放界面两个界面。在数据采集界面中利用了多线程的方法解决了数据的采集、处理、显示,其中多线程采用了事件的方式进行同步;在数据回放界面,利用定时器实现了数据的自动播放。在进行了稳态环境的测量实验获取到实验数据后,以合并谱线测温原理为技术基础编写了Matlab程序后对数据进行处理,得到实验结果与标定温度在300-1073K温度范围相对误差不会超过5%,随着温度升高后,相对误差逐渐变大但不超过10%,与仿真结果相一致验证了算法的可行性。然后后阐述了如何通过C++实现基线拟合、波数转换、积分吸收度的计算、温度的反演等关键性问题,以实现温度的实时监测的目的。最后总结了本文的工作,指出了不足之处为后续的研究提供了一定的方向。
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