TDLAS火焰燃烧温度测量方法改进

基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)双线温度测量原理,设计了7153.748-7154.354 cm~(-1)谱线对单激光器TDLAS燃烧温度测量系统,对平面预混火焰燃烧温度进行测量,发现由于吸收较弱、信噪比较低等造成测量结果与热电偶测量结果相对偏差较大。针对这一问题,提出了采用(7185.597-(7444.352+7444.371))cm~(-1)双激光器TDLAS系统,并结合增加光程方法来改进原有的温度测量精度。结果表明:采用双激光器可放宽谱线对的选择范围,选择吸收更强的谱线对可以有效提高信噪比,并且结合增加光程,可实现TDLAS温度测量结果与热电偶测量偏差由10%降低到5%。     

Non-intrusive headspace gas measurements by laser spectroscopy – Performance validation by a reference sensor

The oxygen concentration in the headspace of a large number of liquid food containers is assessed with non-intrusive diode laser absorption spectroscopy. The results are compared to those given by a traditional intrusive measurement method. The upper portions of the containers are made of translucent but non-transparent plastic materials, through which the laser light is diffusively transmitted. Measurements are performed both on packages with modified atmosphere and with normal air conditions. It is concluded that the novel non-intrusive technique provides oxygen concentrations that generally differ by less than one percentage point from the reference sensor values.     

Remote Sensing CO,CO2 in Vehicle Emissions Based on TDLAS

Knowing the quantity of pollutants in almost every major city in China. Finding that the vehicle fleet is emitting to the air has become a vital problem and fixing gross polluters is therefore very important to control the urban air quality and protect the human health and the environment. Remote sensing is an important advance in the technology of on-road vehicle emissions testing because it is fast, mobile, and unobtrusive. This on-road vehicle emissions remote system is designed to measure the carbon monoxide, carbon dioxide and opacity from the vehicles＇s tailpipe based on the Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy （TDLAS）. There are several advantages of this system such as compact design and easy of use. The measurement principle and optical layout of the instrument has been described in this paper. Field testing at Beijing and Hefei were conducted over one year, more than 6 000 vehicles were tested. This vehicle emissions remote system has been shown to be able to measure CO,CO2 and opacity from individual at highway speeds. In parallel, the plate license, speed, acceleration and length of vehicle are recognised by computer so that the owners of vehicles exceeding the permissible level of emissions can be identified.     

可调谐二极管激光光谱技术测量燃烧环境下H2O浓度的实验设计

水蒸气是碳氢化合物燃烧的主要产物之一,对其浓度进行测量具有重要的意义.在已有理论基础上推导选择了最佳的拟合线型函数(Voigt线型),结合HITRAN数据库选择了在实验室现有条件下理想的吸收线.理论分析了用两条相邻吸收线的线强比计算温度的可行性,在此基础上建立了一套基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术的实验装置,为进一步实验打下了良好的基础.     

基于TDLAS动态参数快速测量系统

本文基于MATLAB中的动态仿真工具SIMULINK,建立了基于可调谐二极管激光吸收光谱学(TDLAS)同时快速检测CO、CO2浓度和温度系统的仿真模型.仿真模型能较准确、真实的模拟出所需信息.仿真的结果验证了基于TDLAS动态参数快速测量系统的正确性以及可行性.     

基于RBF神经网络的生物质电站高温气体CO2浓度测量方法

电站气体浓度测量对实现燃烧优化、提高燃烧效率和火焰品质、减少污染物排放具有重要意义。以CO₂气体为例进行研究,基于近红外波段可调谐激光吸收层析成像技术,提出了基于径向基(radial basis function, RBF)神经网络的高温气体CO₂浓度测量方法。通过实验获取不同浓度下的CO₂吸收可调谐激光光谱信号,计算CO₂吸收谱线和原始信号的差值,提取出描述该差异性的统计特征参数作为RBF神经网络的输入,CO₂浓度作为RBF神经网络的输出,建立了基于RBF神经网络的高温气体CO₂浓度测量仿真模型,通过仿真实例验证了该方法的有效性和正确性。与GRNN神经网络对比分析表明:RBF神经网络法可以有效提高CO₂浓度测量精度,为生物质发电高温气体计量提供理论依据。     

基于可调谐半导体激光吸收光谱法测定天然气水露点技术研究

天然气水露点是关系天然气管道输送安全的重要指标之一,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)设计开发了天然气水露点分析装置。根据天然气现场应用需求,搭建天然气在线分析计量装置并进行测试,进行了激光法天然气在线分析计量装置关键技术集成与装备试制。开展了仪器的离线标定及实验室稳定性测试,在天然气输气站现场开展了仪器的重复性测试及与冷却镜面法露点仪的比对实验。实验结果表明,在水含量0~300μL/L范围内,仪器测量误差小于±0.5%FS, 24h内仪器漂移量不超过±1% FS,实时在线测量速度不低于1次/s,与冷却镜面法露点仪比对结果在6℃以内。     

基于 TDLAS 技术的 CO2 浓度检测方法研究

全球变暖日益严重,二氧化碳作为温室气体的主要成分,需要精准把控。 可调谐半导体激光吸收光谱技术因其具有高 灵敏度、高分辨率的特点,被广泛应用于气体检测等领域。 为了进一步提高 TDLAS 系统的测量精度,在小波去噪的基础上,对 去噪后的 TDLAS 二次谐波信号进行了频域分析处理,利用离散小波变换提取与 CO2 浓度变化相关的频域特征信号,建立回归 模型反演气体浓度。 时域回归模型校正集与预测集的相关系数分别为 0. 998 5 和 0. 997 3,RMSE 值分别为 0. 045 9% 和 0. 017 9%,预测集的最大相对误差为 4. 62%;频域回归模型校正集与预测集的相关系数分别为 0. 999 3 和 0. 999 7,RMSE 值分 别为 0. 032 0%和 0. 006 9%,预测集的最大相对误差为 1. 54%。 实验结果表明 TDLAS 系统的预测能力和测量精度均有效提高, 验证了该方法的可行性。     

基于TDLAS技术的机载水汽密度测量仪

近年来,可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术发展迅速,在气体浓度检测领域被广泛应用。水汽密度的测量在高空气象业务中占有重要地位,但我国目前的高空气象业务基本依靠探空气球的数据开展,用这种方式测量水汽密度具有数据量少、数据不够新、成本高的缺点。在TDLAS技术的基础上,结合机载环境情况,实现了在机载环境下实时、准确、快速地测量水汽密度,为飞机在飞行过程中提供了实时的气象参考;为气象预报提供了更加丰富的气象数据;也为特定区域进行机载气象探测提供了参考。     

采用LPC 55S69的CO激光气体检测无线传输系统的研制

CO气体作为一种还原剂在工业冶金等场景中广泛应用,对于CO的检测在工业生产、大气监测、中毒预警中是十分重要的。TDLAS技术能够高效准确地检测特定气体浓度,基于TDLAS技术的CO气体检测相较于传统检测方法优势明显。本设计采用LPC55S69作为主控,VCSEL激光器作为核心光源实现TDLAS的CO气体检测。随着检测环境越加复杂,基于现场检测的方法局限性越来越大,本设计还根据需要,设计了检测数据无线加密传输方式。LPC55S69采用128位AES-ECB算法实现数据加密,并通过WIFI(ESP8266)将数据上传至PC端,PC端进行解密后得到待测气体浓度信息。该方法实现的远程数据加密传输大大扩宽了TDLAS型CO气体检测的应用范围并且保证了数据传输的安全性。