PDF《CO2 高温光谱参数测量系统设计与实验》

第38 卷第

3 期2019 年6月红外与毫米波学报J.

Infrared Millim. Waves Vol. 38,No.

3 June,

2019 文章编号:

1001 - 9014( 2019)

03 -

0358 -

07 DOI: 10.

11972 /j. issn.

1001 - 9014. 2019. 03.

017 收稿日期: 2018-05-23, 修回日期: 2018-07-29 Received date: 2018-05-23, revised date: 2018-07-29 基金项目: 中国科学院国际合作局对外合作重点项目( 181811KYSB20160113) ;

国家重大科学仪器设备开发专项( 2014YQ060537) Foundation items: Supported by External Cooperation Program of Chinese Academy of Sciences( 181811KYSB20160113) ;

National key foundation for exploring scientific instrument( 2014YQ060537) 作者简介( Biography) : 陈玖英( 1982- ) , 女, 江西新余人, 副研究员, 博士学位, 主要研究领域为激光光谱学检测方法、 激光遥感监测技术. E- mail: jychen@ aoe. ac. cn * 通讯作者( Corresponding author) : E- mail: crli@ aoe. ac. cn CO2 高温光谱参数测量系统设计与实验 陈玖英 1,

2 , 周梅1,刘建国

3 , 阚瑞峰

3 , 李传荣 1* ( 1. 中国科学院光电研究院 中国科学院定量遥感信息技术重点实验室, 北京 100094;

2. 中国科学院大学, 北京 100049;

3. 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031) 摘要: CO2 和CO 被称为燃烧效率指示性气体, 燃烧流场中 CO2 的精确测量对工业燃烧过程的节能减排和发动机燃 烧状态诊断等都具有重要意义. 研究 CO2 气体的高温光谱参数, 包括: 线强、 自加宽系数、 温度系数, 可提高燃烧过 程中 CO2 浓度的测量精度和可靠性. 为了获得可用于燃烧诊断的 CO2 吸收线的高温光谱参数, 基于可调谐半导体 激光吸收光谱技术设计了一套最高温度可达

2 073 K 的精确控温控压气体光谱参数测量系统. 采用该系统开展了 CO2 R( 50e) 吸收线( 中心频率为 5007.

787 cm -

1 ) 的高温光谱测量实验, 获得了温度范围

1212 ~

1873 K 内多个压强 下的纯 CO2 气体的大量高温吸收光谱, 经热辐射背景扣除、 基线拟合、 时频转换、 多线组合非线性最小二乘法拟合 等数据处理过程, 得到温度范围

1 212 ~

1 873 K 内CO2 R( 50e) 吸收线的线强、 自加宽系数及温度系数, 其中线强不 确定度 <

1. 5% , 自加宽系数不确定度小于 4. 5% . 这些参数是对现有数据库的补充和完善, 对燃烧诊断中的 CO2 浓 度检测有很大帮助, 能够满足燃烧过程中 CO2 浓度精确反演的需求. 关键词: 可调谐半导体激光吸收光谱;

高温光谱;

线强;

自加宽系数;

温度系数 中图分类号: O433. 4;

O436.

2 文献标识码: A Design and experiment of CO2 high temperature spectrum parameter measurement system CHEN Jiu- Ying1,

2 , ZHOU Mei1 , LIU Jian- Guo3 , KAN Rui- Feng3 , LI Chuan- Rong1* ( 1. Key Laboratory of Quantitative Remote Sensing Information Technology,Academy of Opto- electronics, Chinese Academy of Sciences,Beijing 100094,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;

3. Key Laboratory of Environmental Optics and Technology,Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences,Hefei 230031,China) Abstract: CO2 and CO are called the key indicators of combustion efficiency. Accurate measurement of CO2 in the combustion flow field is very important for energy conservation and emission reduction in industrial combustion process and engine combustion state diagnosis. Researching intensity,self- broad- ening full- width,temperature- dependence exponent and other parameters of CO2 in high temperature, may improve the accuracy and reliability of measurements for CO2 concentration. A precise temperature control and pressure control gas spectroscopic parameter measurement system with a design temperature up to