用于燃气温度测量的单激光器吸收光谱系统设计.pdfVIP

第24卷 第5期 传 感 技 术 学 报 Vo1．24 No．5 2011年 5月 CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS Mav20l1 Design ofaSingleLaserTemperatureSensorBased on TDLAS f0rCombustion Gases YANGBin，HEGuoqiang ，LIUPeijin，QIZongman (NationalKeyLaboratoryD厂Combustion，FlowandThermo-Structure，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China) Abstract：TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy(TDLAS)canoffersignificantadvantagesfornon—intrusive andin—situmeasurementoftemperatureincombustionenvironmentsbyusingtwo—linetechnique．Inthepresentwork， withregard to the typicalhydrocarbon combustion environmentwith the temperature range 1000 K ～2500 K， transitionsofwatervaporaresimulatedandanalyzedbyusingHITRAN databaseinthespectralregionofdistributed ~edback(DFB)diodelaser(1．25 m～1．65 m)．Theresultshowsthat7153．748，7154．354cm linepaircan satisfythemodulationrangeofasinglediodelaser，andhasadvantageofanti—interferenceandsensitivityofrhightern— peraturecombustiongases．Therefore，asinglelasertemperatureTDLAS sensorbasingon 1397lqm diodelaseris designed and applied to measurement of temperature in flat flame burner．Comparison l|ith thermocouple measurements，themaximum relativedifferenceislessthan10％． Keywords：opticalsensordesign；TDLAS；transitionsselection；HITRAN；temperaturemeasurement EEACC：4320J；7230E；7320R doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．05．005 用于燃气温度测量的单激光器吸收光谱系统设计 杨 斌 ，何 国强 ，刘佩进，齐宗满 (西北工业大学 燃烧 、流动和热结构国家级重点实验室，西安 710072) 摘 要 ：可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)燃烧诊断技术利用双线方法可实现燃烧环境中温度的非接触和实时在线测 量。针对 l000K～2500K典型碳氢燃料燃烧环境，基于HITRAN光谱数据库 ，对通信用分布反馈式半导体激光器工作波段 (1．25p．nl～1．65 m)内H：0吸收谱线进行优选分析，发现 7153．748、7154．354cm 双线谱线对满足单激光器调谐条件，并 且对高温燃气温度测量具有较好的抗干扰能力和测温灵敏度。因此，选用l397nnl半导体激光器设计了用于燃气温度测量的 单激光器吸收光谱系统，并将其应用于平面火焰炉燃气温度测量，测量结果与热电偶测量结果 比较 ，最大相对差值不超 过 10％。 关键词 ：光学传感器设计；TDLAS；吸收谱线选择；H1TRAN；温度测量 中图分类号 ：0433；T