光谱学与光谱分析
光譜學與光譜分析
광보학여광보분석
SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS
2014年
7期
1769-1773
,共5页
蔡廷栋%高光珍%王敏锐%王贵师%高晓明
蔡廷棟%高光珍%王敏銳%王貴師%高曉明
채정동%고광진%왕민예%왕귀사%고효명
可调谐二极管激光吸收光谱%波长调制光谱%高温高压%二氧化碳浓度
可調諧二極管激光吸收光譜%波長調製光譜%高溫高壓%二氧化碳濃度
가조해이겁관격광흡수광보%파장조제광보%고온고압%이양화탄농도
Tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS)%Wavelength modulation spectroscopy%High temperature and pressure%CO2 concentration
通过具有高灵敏度、非侵入式等特性的可调谐二极管激光吸收光谱技术对发动机气缸工作过程等高温高压燃烧环境进行实时在线检测,是了解其内部燃烧过程进而研发高效发动机的重要手段之一。作为一种重要的温室气体和化石燃料燃烧的主要产物,二氧化碳对于了解燃烧过程具有重要的意义。为了寻找一种能够对高温高压燃烧过程中的二氧化碳浓度进行快速检测的方法,利用工作在室温条件下的近红外可调谐二极管激光器作为光源,以二氧化碳位于5006.140 cm -1处的跃迁作为传感谱线,结合固定波长的吸收光谱调制技术,通过该CO2谱线的一次谐波归一化的二次谐波信号峰值实现对高温高压环境中CO2浓度测量,建立了一种可用于高温高压环境下的组份浓度的测量方法,通过实验验证得出该方法在5 atm压力、500 K温度下和10 atm压力、1000 K温度下对于CO2浓度测量的平均标准偏差为3.99%;另外还对实验中所得CO2直接吸收及二次谐波信号进行了分析,得到了其吸收光谱在高温高压环境下的特性。
通過具有高靈敏度、非侵入式等特性的可調諧二極管激光吸收光譜技術對髮動機氣缸工作過程等高溫高壓燃燒環境進行實時在線檢測,是瞭解其內部燃燒過程進而研髮高效髮動機的重要手段之一。作為一種重要的溫室氣體和化石燃料燃燒的主要產物,二氧化碳對于瞭解燃燒過程具有重要的意義。為瞭尋找一種能夠對高溫高壓燃燒過程中的二氧化碳濃度進行快速檢測的方法,利用工作在室溫條件下的近紅外可調諧二極管激光器作為光源,以二氧化碳位于5006.140 cm -1處的躍遷作為傳感譜線,結閤固定波長的吸收光譜調製技術,通過該CO2譜線的一次諧波歸一化的二次諧波信號峰值實現對高溫高壓環境中CO2濃度測量,建立瞭一種可用于高溫高壓環境下的組份濃度的測量方法,通過實驗驗證得齣該方法在5 atm壓力、500 K溫度下和10 atm壓力、1000 K溫度下對于CO2濃度測量的平均標準偏差為3.99%;另外還對實驗中所得CO2直接吸收及二次諧波信號進行瞭分析,得到瞭其吸收光譜在高溫高壓環境下的特性。
통과구유고령민도、비침입식등특성적가조해이겁관격광흡수광보기술대발동궤기항공작과정등고온고압연소배경진행실시재선검측,시료해기내부연소과정진이연발고효발동궤적중요수단지일。작위일충중요적온실기체화화석연료연소적주요산물,이양화탄대우료해연소과정구유중요적의의。위료심조일충능구대고온고압연소과정중적이양화탄농도진행쾌속검측적방법,이용공작재실온조건하적근홍외가조해이겁관격광기작위광원,이이양화탄위우5006.140 cm -1처적약천작위전감보선,결합고정파장적흡수광보조제기술,통과해CO2보선적일차해파귀일화적이차해파신호봉치실현대고온고압배경중CO2농도측량,건립료일충가용우고온고압배경하적조빈농도적측량방법,통과실험험증득출해방법재5 atm압력、500 K온도하화10 atm압력、1000 K온도하대우CO2농도측량적평균표준편차위3.99%;령외환대실험중소득CO2직접흡수급이차해파신호진행료분석,득도료기흡수광보재고온고압배경하적특성。
The present research was planned to develop a method for species concentration measurements under high temperature and pressure environments .The characteristics of CO2 spectrum at high temperature and pressure were studied at first .Based on the research above ,tunable diode-laser absorption of CO2 near 2.0 μm incorporating fixed-wavelength modulation spectroscopy with second-harmonic detection was used to provide a method for sensitive and accurate measurements of gas temperature and CO2 concentration at high temperature and pressure .Measurements were performed in a well-controlled high temperature and pressure static cell .The results show that the average error of the CO2 concentration measurements at 5 atm ,500 K and 10 atm , 1000 K is 4.49% .All measurements show the accuracy and potential utility of the method for high temperature and pressure di-agnostics .