[发明专利]一种用于火焰中气体浓度及温度的检测方法和装置

说明书

本发明公开了一种用于火焰中气体浓度及温度的检测方法和装置，所述方法是：获取两条互相垂直并相交穿过火焰的激光线信号光谱数据，用双波长温度算法得到激光线穿过火焰的被测气体浓度及温度，装置包括激光发生器、激光准直器、光电探测器和光电数据处理器，激光发生器发出的激光经激光准直器后被光电探测器吸收送入光电数据处理器处理检测火焰中气体浓度及温度；与现有技术相比，本发明利用半导体激光器输出多路激光组成分布式测量网格，分时复用，实时检测燃烧火焰中的特定气体浓度并利用特定算法反演出气体温度分布，实现火焰燃烧气体浓度及温度分布的非接触测量。

技术领域

本发明涉及一种用于火焰中气体浓度及温度的检测方法和装置。

背景技术

传统技术在测量火焰燃烧中的特定气体浓度时一般采用单点式气体探测器，例如催化燃烧式气体传感器、红外光谱式气体传感器以及插入式热电偶等方法来采集火焰中的特定气体浓度，如：H2O、CO2、CO等及温度。然而，这些传统的方法得到的都是单点状态下的火焰燃烧的气体浓度及温度，同时也存在着在响应速度慢、高温状态下测量不准确及插入式测量引入干扰的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于火焰中气体浓度及温度的检测方法和装置，采用可调谐半导体激光吸收技术，解决现有技术手段无法快速、精确、无干扰的测定燃烧火焰中多种气体浓度及温度分布的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于火焰中气体浓度及温度的检测方法，其特征在于，获取两条互相垂直并相交穿过火焰的激光线信号光谱数据，用双波长温度算法得到激光线穿过火焰的被测气体浓度及温度，其算法步骤是：

由朗伯比尔定律的公式(1)推导出公式(2)

其中：A是气体在一个频率光波下的吸光度；

X为气体浓度；

L是光波通过的光程；

k为气体吸收系数；

αv为在v频率光波下气体吸收系数；

It为透射光强；

I0为入射光强；

It(v)为波长为v下的透射光强；

I0(v)为波长为v下的入射光强；

φ(v)为归一化的线型函数；

对公式(2)中在光波频率上积分得到公式(3)和公式(4)