基于tdlas的弱吸收条件下气体浓度测量理论与实验研究

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5、文基于TDLAS的弱吸收条件下气体浓度测量理论与实验研究硕士研究生：任嘉庆导师：李永华申请学位：工程硕士学科：动力工程专业：动力工程所在学院：能源动力与机械工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：华北电力大学ClassifiedIndex:TK314U.D.C:621ThesisfortheMasterDegreeResearchonGasConcentrationMeasurementsUnderConditionsofWeakAbsorptionBasedonTDLASCandidate：Re

6、nJiaqingSupervisor：Prof.LiYonghuaSchool：SchoolofEnergyPowerandMechanicalEngineeringDateofDefence：March,2015Degree-Conferring-Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity摘要摘要伴随着工业化进程以及高精尖科学的不断发展，出于经济性和安全性的考虑，对生产生活中气体浓度的实时监测提出了更高的要求。相关的测试技术近些年得到迅速发展，而吸收光谱

7、技术凭借其快速、准确、操作简便等优点迅速成为了研究热点，其中的可调谐半导体激光吸收光谱技术（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）更是成为了众多研究的焦点。现已广泛应用于诸如，电厂脱硝过程中氨的逃逸率测量、大气污染物监测以及航天工业中极低浓度的气体测量研究等领域，并取得了较好的效果。本文在吸收光谱理论以及谐波检测理论的基础上，对TDLAS技术进行了系统的阐述，通过数值模拟以及实验验证的方式完成了以下工作。首先，设计了适用于实验室条件的TDLAS实验方案，并选购、

8、加工了实验平台组成部件。为证明该方法的优越性，引入传统的直接吸收法进行简单介绍、并通过实验的方式与其进行测量范围、精度的比较。并在此基础上引入怀特池的设计，使得有效光程延长至初始值的12倍，并直接应用到实验中。同时，通过对数据处理方法进行改进，中心频-1率6982.0678cm处低浓度CO2的测量准确性得到了明显改善。实验表明，当使用波长调制技术时，浓度低至100ppm，仍能进行准确测量，测量相对误差仅为2%。另外，为了进一步提高测量精度和