《TDLAS技術中分子吸收線型函式線上測量方法研究》是依託清華大學，由丁艷軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：TDLAS技術中分子吸收線型函式線上測量方法研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：丁艷軍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
TDLAS技術由於其非接觸性、高靈敏度、回響速度快等優點而成為當前氣體濃度線上檢測技術的重要發展方向之一。確定分子吸收線型函式是套用該技術的前提條件，但是目前尚沒有有效的方法線上測量分子吸收線型函式，以至嚴重影響了TDLAS技術的測量精度，限制了其套用範圍。為此，申請摒棄傳統的假定或擬合分子吸收線型函式的思路，提出並建立了基於TDLAS技術實驗的分子吸收線型函式線上測量理論方法。申請擬首先通過分子吸收光譜理論和諧波理論研究TDLAS技術中各次諧波特徵參數與分子吸收線型函式的相關性，然後利用該相關性建立一種基於TDLAS諧波分析的分子吸收線型函式線上測量方法，使得可以通過諧波特徵參數線上計算得到分子吸收線型函式。理論研究成果將在實驗室中通過O2和NH3等實驗進行驗證和改進。項目預期可以得到完整的分子吸收線型函式線上測量理論及實現方法，進一步提高TDLAS技術的測量精度，拓寬其套用範圍。
結題摘要
隨著人類對環境污染問題的關注，氣體檢測技術成為了熱門研究課題，可調諧二極體吸收光譜技術（TDLAS）憑藉其操作簡便、回響快、波長選擇性高、抗干擾能力強等優點而成為重要研究方向，其中波長調製法（WMS）的提出有效地提高了TDLAS技術的測量精度，尤其適用於惡劣工況和弱吸收的測量環境。但問題在於：譜線的線型函式是WMS的核心函式，它決定於氣體溫度、壓力、濃度等參數，上述參數的不確定性使得線型函式難以精確確定，進而導致WMS存在測量誤差。考慮到WMS中線型函式的重要性，本文在國內外研究基礎上，建立一種基於WMS的吸收線型函式線上測量理論和方法，具體研究內容和結論包括： （1）對現有研究成果弱吸收條件(α≤10%)下2f/1f免標法氣體濃度表達式進行分析，將2f/1f免標法拓展到強吸收條件(α≤30%)下氣體濃度測量，並研究了線型函式不確定性對2f/1f免標法測量氣體濃度的影響，說明線型函式的重要性。 （2）在弱吸收條件下推導出譜線中心頻率處二次與四次諧波比值的表達式，對其進行數值模擬，得到該比值具有恆過某不動點的特徵，據此提出線型函式的線上測量理論和方法——R24法；在實驗室條件下對不同工況的CO2位於6982.0678 cm-1的譜線線型函式進行測量，將測量結果與傳統的直接吸收法進行比較，證明R24法測量線型函式具有很高精度。 （3）將R24法測量線型函式在強吸收條件進行拓展和最佳化，結合2f/1f免標法提出疊代算法測量線型函式，並基於測得的線型函式確定待測氣體的分壓、總壓和濃度等參數，實驗結果可以實時、準確反映氣體工況的變化。 本項研究對WMS測量線型函式進行了研究，建立了吸收率在0~30%範圍內的氣體吸收譜線線型函式、氣體分壓、總壓和濃度線上測量方法，並將其套用於工業鍋爐煙道內尾氣的監測。
