[实用新型]一种炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统

权利要求书

1.一种炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，其特征在于：该炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统包括上位机、激光器、光开关、分光器、光电转换器和锁相放大器；

所述激光器和上位机电性连接，所述激光器发射m种第一激光，其中，1≤m≤M，M为待测气体组分数；所述m种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，所述光开关将m种第一激光耦合成一路激光，并控制m种第一激光中每一种激光按预设时序交替输出；

所述分光器和光开关连接，所述分光器将按预设时序交替输出的m种第一激光中的每一种激光都分为2np束激光，n和p都为正整数；

2np束激光穿过燃烧气体，2np束激光形成p层n×n的光路网格，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m种第一激光按时序穿过所述燃烧气体，每一种第一激光形成2np束第二激光；

所述光电转换器，其用于按时序将m种2np束第二激光进行光电转换，每2np束第二激光形成2np个电信号；

所述锁相放大器和光电转换器电性连接，所述锁相放大器还和上位机电性连接，所述锁相放大器对按时序依次形成的电信号进行处理，按时序依次产生m×2np个二次谐波信号；

所述上位机用于对依次产生的m×2np个二次谐波信号进行处理，以获取多维燃烧气体温度和多组分浓度。

2.如权利要求1所述的炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，其特征在于：所述炉内多维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。

3.如权利要求2所述的炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，其特征在于：所述炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统还包括信号发生器，所述上位机通过信号发生器和激光控制器电性连接，所述信号发生器用于输出控制信号给激光控制器，以使激光控制器控制激光器，信号发生器还发出参考信号给锁相放大器；所述锁相放大器对按时序依次形成的电信号进行处理时，还对参考信号进行处理，以依次产生m个二次谐波信号。

4.如权利要求1所述的炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，其特征在于：所述炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统还包括2np个光纤准直器，所述2np个光纤准直器分别和分光器连接，所述光纤准直器按时序分别将2np路激光中每一路激光都校正为一路平行激光。

5.如权利要求4所述的炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，其特征在于：所述光电转换器包括2np个，所述每一光纤准直器的中心和每一光电转换器的中心位于同一轴线上。

6.如权利要求3所述的炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，其特征在于：所述炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统还包括采集卡，所述采集卡和光电转换器电性连接，所述采集卡还和锁相放大器电性连接，所述采集卡按时序将m种2np束第二激光进行光电转换形成的电信号采集并转换成数字信号传输给锁相放大器，锁相放大器对按时序依次形成的数字信号进行处理，按时序依次产生m×2np个二次谐波信号。

7.如权利要求4所述的炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，其特征在于：所述光开关与分光器连接时，和/或分光器与光纤准直器连接时采用单模光纤连接。

8.如权利要求1所述的炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，其特征在于：所述激光器为DFB激光器。

9.如权利要求1所述的炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，其特征在于：激光器包括m个，每一个激光器发射一路第一激光。

10.如权利要求1所述的炉内多维燃烧气体温度和多组分浓度测量系统，其特征在于：所述待测气体温度利用双吸收谱线气体进行反演；所述待测气体浓度利用单/双吸收谱线气体进行反演，所述待测气体组分包括H₂O，所述待测气体组分还包括CO、CO₂和NO中至少一个，所述待测气体温度利用H₂O双吸收谱线进行反演；

对应H₂O，所述第一激光的中心波长范围为1393.8nm～1401.8nm；

对应CO和CO₂，所述第一激光的中心波长范围为1575nm～1563nm；

对应NO，所述第一激光的中心波长范围为5259nm～5267nm。