[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

摘要

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。

主权项

1.一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)其中：P为混合气体总压；S为吸收线强度；T为温度；由公式(4)得到谱线强度公式(5)其中：T0为参考温度Eη为低能态能量；c2＝hc/k为第二辐射常量1.1388；νηη'为谱线跃迁频率；S(T0)为参考温度下的谱线强度；Q(T)、Q(T0)为气体配分函数；根据公式(1)和(5)将互相垂直的2条激光线吸光度A1和A2相除消掉配分函数，得到吸光度的比值R的公式(6)其中：h为普拉克常量；c为光速；E”为低能态能量；并由公式(6)得到激光线穿过火焰的待测区域温度T表示公式(7)由公式(4)和(7)获得激光线穿过火焰的被测气体浓度及温度。