《基於TDLAS測量燃燒過程中的多目標光譜診斷關鍵技術研究》是依託浙江師範大學，由邵傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於TDLAS測量燃燒過程中的多目標光譜診斷關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：邵傑
- 依託單位：浙江師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為高靈敏度、高解析度、實時快速、非接觸測量的可調諧半導體雷射吸收光譜(TDLAS)技術，最近幾年已經成功地套用於大氣污染成分探測、醫學診斷和化學反應過程等領域。隨著半導體雷射器的發展及其具備的價格優勢，該技術在高溫燃燒過程監測套用中日趨受到重視。由於近紅外區氣體光譜易受其它氣體吸收的干擾，特別是高溫水汽熱帶的干擾，因此如何從複雜背景光譜中提取目標光譜信息一直是光譜技術不斷努力的方向。本項目擬從理論和實驗上研究一種與Radon變換相結合的創新性方法反演測量區域內的溫度與濃度分布，同時研究高溫複雜光譜干擾情況下提取目標光譜信息的新方法，旨在提高該光譜技術在高溫燃燒過程中監測溫度和濃度時的解析度和靈敏度。研究成果不僅在實時燃燒過程監測方面具有重要的直接套用價值，而且在擴展該光譜技術反演測量對象的分布方面也具有普遍指導意義。
結題摘要
做為高靈敏度、高解析度、實時快速、非接觸測量的可調諧半導體雷射吸收光譜(TDLAS)技術，最近幾年已經成功地套用於大氣污染成分探測、醫學診斷和化學反應過程等領域。隨著半導體雷射器的發展及其具備的價格優勢，該技術在高溫燃燒過程監測套用中日趨受到重視。由於近紅外區氣體光譜易受其它氣體吸收的干擾，特別是高溫水汽熱帶的干擾，因此如何從複雜背景光譜中提取目標光譜信息一直是光譜技術不斷努力的方向。 本項目通過TDLAT實現燃燒場氣體分布重建的原理進行研究，以燃燒過程中豐富的副產物H2O作為目標分子，利用“譜線群對”的思想獲取所選譜線的光譜信息，並將所選的譜線用TDLAT技術實現燃燒場氣體溫度和濃度分布的二維仿真重建並通過仿真結果和誤差分析確定了其方法的正確性。在此基礎上對單峰和雙峰高斯模型不同峰值位置的分布重建進行了研究，並對多角度的平行光束的重建結果進行了分析。最後將模擬的結果套用與在測溫區間內具有不同相對靈敏度的譜線群對，對所選譜線相對靈敏度的大小對溫度場重建誤差的影響進行了研究，為提高溫度分布重建的精確度提供了一定的參考。 通過結合CT和TDLAS技術，搭建單路溫度測量實驗裝置，和預平面火焰爐燃燒氣體分布重建的測量系統來實現燃燒場的氣體分布重建。在水平和豎直兩個方向5*5的光路在探測器緊密排列的情況下，總的重建區域面積為250mm ×250mm，重建區域內包括60mm的燃燒火焰爐。燃燒火焰爐放置在所要重建的目標區域的不同位置氣體溫度濃度二維分布也得到了重建。同時又改變光路數和改變火焰爐中的氣體流量比，分別對氣體分布進行了重建。最後，利用實時採集的多組實驗數據對燃燒火焰爐的穩定性進行了一定的分析。從實驗的結果看，其重建出來的位置和溫度濃度的大致範圍是符合實際的實驗環境，確定了基於可調諧半導體雷射吸收光譜與計算層析斷層掃描相互結合實現燃燒場燃燒副產物水汽溫度和濃度二維分布重建的可行性，研究成果可用於最佳化燃燒控制和提高燃燒效率，從而達到減排的目標。
