[实用新型]一种基于TDLAS的燃烧气体温度和多组分浓度测量系统

说明书

本实用新型涉及一种基于TDLAS的燃烧气体温度和多组分浓度测量系统。该系统包括上位机、激光器，光开关、光电转换器和锁相放大器；激光器和上位机电性连接，激光器发射n路第一激光；光开关与激光器连接，其还和上位机电性连接，光开关将n路第一激光耦合成一路激光，并控制n路第一激光中每一路激光按预设时序交替输出；第一激光穿过燃烧气体，形成第二激光；光电转换器将n路第二激光进行光电转换，依次形成n个电信号；锁相放大器和光电转换器电性连接，其对n个电信号进行处理，依次产生n个二次谐波信号；上位机对二次谐波信号进行处理，以获取燃烧气体的温度和多组分浓度，为锅炉、燃气轮机和内燃机等的最佳运行提供基础数据气体组份的浓度。

技术领域

本实用新型涉及气体非接触测量领域，尤其涉及一种基于TDLAS的燃烧气体温度和多组分浓度测量系统。

背景技术

燃烧参数测量对于研究燃烧机理、提高燃烧效率和控制污染物排放具有重要意义。燃烧气体的温度和组分浓度是最主要的燃烧参数。燃烧气体的温度是表征燃烧强度和热释放率最直接的物理量；H₂O是主要的燃烧产物，蕴含了大量的潜热；CO和CO₂是表征燃烧效率的关键指标；NO是燃烧过程中主要的污染物，且NO浓度在一定程度上也能反应出燃烧状况。

传统的热电偶和烟气分析仪等接触式测量手段具有设备寿命短、干扰流场、响应速度慢和灵敏度低等缺点，且这些设备无法长期适应于高温、多变的燃烧环境。针对目前锅炉、燃气轮机和内燃机等的快速变负荷的现状，为寻找锅炉、燃气轮机和内燃机等在变工况时的最佳运行策略，迫切需要对燃烧温度和多种气体组分浓度进行在线测量。激光燃烧诊断技术作为一种实时、非接触式测量手段，可以实现燃烧参数的快速无干扰测量。在众多激光燃烧诊断技术中，可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy，TDLAS)技术具有系统结构小巧、响应速度快、环境适应性强和测量精度高等优势，可以实时准确地反映燃烧过程中燃烧温度和组分浓度等。但现有的TDLAS技术不能满足对燃烧气体温度和多种组分浓度的同时在线测量。

因此，如何提供一种能够同时在线测量气体温度和多种组分浓度的方法或系统，就成了现有技术的需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于TDLAS的燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，以解决现有的测量装置测量参数单一的技术问题。

本实用新型提供了一种基于TDLAS的燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，该基于TDLAS的燃烧温度和气体浓度的测量系统包括上位机、激光器，光开关、光电转换器和锁相放大器；所述激光器和上位机电性连接，所述激光器用于发射n路第一激光，其中，1≤n≤N，N为待测气体组分数；所述n路第一激光的波段分别涵盖待测气体组分的分子吸收谱线范围；所述光开关与激光器连接，所述光开关还和上位机电性连接，所述光开关用于将n路第一激光耦合成一路激光，并控制n路第一激光中每一路激光按预设时序交替输出；按预设时序交替输出的n路第一激光穿过燃烧气体，所述待测气体中的每一组分吸收与其对应的中心波长的第一激光；未被完全吸收的第一激光从所述燃烧气体出来形成n路第二激光；所述光电转换器，其用于将按预设时序交替从所述燃烧气体出来的n路第二激光进行光电转换，依次形成n个电信号；所述锁相放大器和光电转换器电性连接，所述锁相放大器用于对依次形成的n个电信号进行处理，依次产生n个二次谐波信号；所述上位机用于对依次产生的n个二次谐波信号进行处理，以获取燃烧气体的温度和多组分浓度。

优选地，所述基于TDLAS的燃烧气体温度和多组分浓度测量系统还包括激光控制器，所述激光控制器同时和激光器、上位机电性连接，所述激光控制器用于控制激光器发出第一激光。