组分浓测量技术资料学习教案

1、会计学1组分浓测量组分浓测量(cling)技术资料技术资料第一页，共50页。第九章第九章 组分浓度测量方法组分浓度测量方法一、引言一、引言传统传统(chuntng)的组分浓度测量方法以采样分析为主，用一探针浸入到测试流场的组分浓度测量方法以采样分析为主，用一探针浸入到测试流场(如燃烧中火焰或其烟气的热流场如燃烧中火焰或其烟气的热流场)中取样流场中的气体，将取得的样品烘干等预处理后进行测试和分析。基于这一原理的组分浓度测量方法已得到了较好的发展已有不同性能的气体中取样流场中的气体，将取得的样品烘干等预处理后进行测试和分析。基于这一原理的组分浓度测量方法已得到了较好的发展已有不同性能的气体(或组分

2、或组分)分析系统投入应用。分析系统投入应用。取样分析方法的缺点：取样分析方法的缺点：空间分辨性较差空间分辨性较差由于采样管每次只能分析取样点及其附近的组分情况，且取样探针很难做得足够小，其测试分析的空间分辨率受到了限制。由于采样管每次只能分析取样点及其附近的组分情况，且取样探针很难做得足够小，其测试分析的空间分辨率受到了限制。时间分辨性较差时间分辨性较差取样分析法所采集到的样品在进行测试分析之前还需经过取样管和其它预处理，对气体进行实时分析受到了限制。取样分析法所采集到的样品在进行测试分析之前还需经过取样管和其它预处理，对气体进行实时分析受到了限制。第1页/共50页第二页，共50页。第2页/共

3、50页第三页，共50页。L0eII第3页/共50页第四页，共50页。DC2ln第4页/共50页第五页，共50页。图7.2.1 激光吸收法测量组分浓度系统(xtng)示意图图 7.2.2 O2、CO、CO2、NO、N2O激光测量系统(xtng)示意图 BS：分束器；PD：光电倍增管第5页/共50页第六页，共50页。第6页/共50页第七页，共50页。 TGTFkhcqSCIRJJJJJ1emissionexp第7页/共50页第八页，共50页。linepeak00dkLIII TGTFkhcqSCIRJJJJJ2absexp第8页/共50页第九页，共50页。 JRJJJJTTpeakFGkThcJB

4、cQLhNIII)0(exp1200第9页/共50页第十页，共50页。第10页/共50页第十一页，共50页。第11页/共50页第十二页，共50页。第12页/共50页第十三页，共50页。第13页/共50页第十四页，共50页。第14页/共50页第十五页，共50页。元件名称优 点缺 点滤色轮设计简单、分离波长精确、光通量最大、只能用于单象素探测滤色轮扫描的频率有限(30Hz)、可动部分的加工和制造复杂分光光栅无可动部分、高光谱分辨率、可用于测量的波长数目多设计和波长的标识复杂、光通量非常低、需要多象素探测器棱 镜无可动部分、光通量相对较高、可测量波长数目多设计和制造时需要非常精确地考虑其色散率、需要

5、多象素探测器表7.4.1 几种色散元件(yunjin)的比较第15页/共50页第十六页，共50页。探测元件常用单象素探测器、四象限(xingxin)探测器和线阵探测器。表7.4.2 几种红外探测元件的比较元件名称优 点缺 点单象素探测器多种材料可供选择、非常经济、高灵敏度只能和扫描频率非常低的滤色轮配套使用四象限探测器可以和成像透镜配合使用、多种材料的探测元件可供选择、可用滤光片代替分光元件设计时需要散焦透镜、波长数最多为四个线阵探测器高频、多波长、高光谱分辨率昂贵、探测器可选材料有限、光学设计非常复杂第16页/共50页第十七页，共50页。图7.4.1 2-D成像光谱(gungp)辐射计示意图

6、第17页/共50页第十八页，共50页。图7.4.2 轴对称流中平行路径(ljng)划分示意图五、反演五、反演(fn yn)方方法法第18页/共50页第十九页，共50页。 设层流火焰(huyn)沿平行路径可分为三个均匀层，其中最外层路径只包含一个均匀层，其路径长度为S11（如图7.4.2所示）。设均匀层的发射强度和透过率分别为I11和11，则沿该路径I1的积分发射强度等于I11（这里上标表示不同路径，下标表示不同的划分层）。第二个路径包含了三个均匀层，其路径长度为S12、S22和S32，其相应的发射强度可表为I12、I22和I32、透过率可表为12、22和32。对任一路径N，其将包含2N+1个均

7、匀层。于是，路径积分发射强度可以表示为： (7.4.1) 反卷积法是一种建立在Vardi和Lee的最大似然估计理论基础上的迭代算法。局部发射强度的预测值和均匀层的透过率一起按上式被用于向前卷积。 121121)(NiNijNjNiNII第19页/共50页第二十页，共50页。 IIN=(IIN-1) (SiN/SiN-1) =I N+1N (7.4.2)IN=(IN-1) (SiN/SiN-1) = N+1N (7.4.3)第20页/共50页第二十一页，共50页。121ijpipijX1211iijpipijX)/)(/)()(111iijijMiMjkkXITEiiiiXX第21页/共50页第

8、二十二页，共50页。MiijE12/112)(MiiiIX图7.4.3 反演算法得局部发射(fsh)强度第22页/共50页第二十三页，共50页。图7.4.4 由反演算法得到(d do)的火焰局部特性参数第23页/共50页第二十四页，共50页。第24页/共50页第二十五页，共50页。方 法空间分辨率时间分辨率测量精度*适用情况拉曼散射1mm1ms5%弱信号、多组分瑞利散射1mm1ms5%清洁环境LIF1mm1ms5%淬火CARS2mm1ms5%中等尺度烟炱，复杂数据处理LIBS2mm100ms5%金属或毒性气体第25页/共50页第二十六页，共50页。第26页/共50页第二十七页，共50页。第27

9、页/共50页第二十八页，共50页。tccos0,)cos()()(ncnctnAtIdnNLttIAcccncos)cos(exp)cos(2)(00t1)cos(NLtcNLIAcn02)(第28页/共50页第二十九页，共50页。出气进气2f多次反射吸收池锯齿波扫描电路激光器温度和电流控制系统高频调制电路探测器锁相放大器信号处理系统图1 TDLAS火灾气体探测系统结构图f二极管激光器Fig. 1 Fire gas detection system with TDLAS第29页/共50页第三十页，共50页。nxnAANN00 x第30页/共50页第三十一页，共50页。第31页/共50页第三十二页，共50页。第32页/共50页第三十三页，共50页。第33页/共50页第三十四页，共50页。第34页/共50页第三十五页，共50页。第35页/共50页第三十六页，共50页。第36页/共50页第三十七页，共50页。第37页/共50页第三十八页，共50页。第38页/共50页第三十九页，共50页。第39页/共50页第四十页，共50页。第40页/共50页第四十一页，共50页。第41页/共50页第四十二页，共50页。第42页/共50页第四十三页，共50页。第43页/共50页第四十