燃烧过程重要组分的激光光谱测量与温度修正方法研究

燃烧过程中O2、CO气体浓度是燃烧过程中影响燃烧效率最重要的参量，在线、快速、准确地监测燃烧区气体浓度对于燃烧科学研究及燃烧效率优化是非常重要的；传统的传感器难以实现燃烧区实时探测，光谱方法成为唯一的燃烧区在线检测方法。. 气体分子吸收线强随温度变化，燃烧过程温度变化严重影响激光光谱测量气体浓度的准确性。. 本申请将针对燃烧过程高温气体在线检测,高温温度修正问题进行研究。研究O2、CO和H2O分子吸收谱线随温度的特征变化，选择适合于高温探测的吸收谱线；研究高温气体探测中的多组分同时探测方法，研究基于水汽吸收线对温度反演方法，研究高温温度修正算法。. 将半导体激光吸收光谱技术用于燃烧过程在线检测研究，具有高灵敏度，快速响应，抗干扰，性能稳定等特点。在此项研究的基础上可以发展基于半导体激光光谱技术的工业燃烧效率在线监测与优化控制设备，为节能减排提供新的技术支持。

本项目主要针对可调谐半导体激光吸收光谱技术进行了高温燃烧组分监测中的关键问题研究，完成了高温条件下分子吸收线展宽带来的波长调制吸收光谱调制参数优化；完成了基于振转能级跃迁的高温气体温度反演方法；完成了高温气体浓度探测中的温度修正方法研究，并在平面火焰炉上进行了不同当量比下CO浓度测量验证；完成了氧气浓度测量方法研究，研究了扫描频率、调制频率对谐波信号信噪比影响，并在实验室风洞上完成了质量流量测量实验验证。本项目中的研究成果在实验室及工程台架中得到了验证，为航空航天发动机研究提供了新的检测技术支持。