[實用新型]一種爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統

有效

• 申請號: 201821991734.0
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN209182233U
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 李源;杜學森;胡勝林;詹勝平;任利明;毛睿
• 申請（專利權）人: 潤電能源科學技術有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01K11/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

1.一種爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統，其特征在于：該爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統包括上位機、激光器、光開關、分光器、光電轉換器和鎖相放大器；

所述激光器和上位機電性連接，所述激光器發射m種第一激光，其中，1≤m≤M，M為待測氣體組分數；所述m種第一激光的波段分別涵蓋待測氣體組分的分子吸收譜線范圍；

所述光開關與激光器連接，所述光開關還和上位機電性連接，所述光開關將m種第一激光耦合成一路激光，并控制m種第一激光中每一種激光按預設時序交替輸出；

所述分光器和光開關連接，所述分光器將按預設時序交替輸出的m種第一激光中的每一種激光都分為2np束激光，n和p都為正整數；

2np束激光穿過燃燒氣體，2np束激光形成p層n×n的光路網格，所述待測氣體中的每一組分吸收與其對應的中心波長的第一激光；未被完全吸收的m種第一激光按時序穿過所述燃燒氣體，每一種第一激光形成2np束第二激光；

所述光電轉換器，其用于按時序將m種2np束第二激光進行光電轉換，每2np束第二激光形成2np個電信號；

所述鎖相放大器和光電轉換器電性連接，所述鎖相放大器還和上位機電性連接，所述鎖相放大器對按時序依次形成的電信號進行處理，按時序依次產生m×2np個二次諧波信號；

所述上位機用于對依次產生的m×2np個二次諧波信號進行處理，以獲取多維燃燒氣體溫度和多組分濃度。

2.如權利要求1所述的爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統，其特征在于：所述爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統還包括激光控制器，所述激光控制器同時和激光器、上位機電性連接，所述激光控制器用于控制激光器發出第一激光。

3.如權利要求2所述的爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統，其特征在于：所述爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統還包括信號發生器，所述上位機通過信號發生器和激光控制器電性連接，所述信號發生器用于輸出控制信號給激光控制器，以使激光控制器控制激光器，信號發生器還發出參考信號給鎖相放大器；所述鎖相放大器對按時序依次形成的電信號進行處理時，還對參考信號進行處理，以依次產生m個二次諧波信號。

4.如權利要求1所述的爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統，其特征在于：所述爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統還包括2np個光纖準直器，所述2np個光纖準直器分別和分光器連接，所述光纖準直器按時序分別將2np路激光中每一路激光都校正為一路平行激光。

5.如權利要求4所述的爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統，其特征在于：所述光電轉換器包括2np個，所述每一光纖準直器的中心和每一光電轉換器的中心位于同一軸線上。

6.如權利要求3所述的爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統，其特征在于：所述爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統還包括采集卡，所述采集卡和光電轉換器電性連接，所述采集卡還和鎖相放大器電性連接，所述采集卡按時序將m種2np束第二激光進行光電轉換形成的電信號采集并轉換成數字信號傳輸給鎖相放大器，鎖相放大器對按時序依次形成的數字信號進行處理，按時序依次產生m×2np個二次諧波信號。

7.如權利要求4所述的爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統，其特征在于：所述光開關與分光器連接時，和/或分光器與光纖準直器連接時采用單模光纖連接。

8.如權利要求1所述的爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統，其特征在于：所述激光器為DFB激光器。

9.如權利要求1所述的爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統，其特征在于：激光器包括m個，每一個激光器發射一路第一激光。

10.如權利要求1所述的爐內多維燃燒氣體溫度和多組分濃度測量系統，其特征在于：所述待測氣體溫度利用雙吸收譜線氣體進行反演；所述待測氣體濃度利用單/雙吸收譜線氣體進行反演，所述待測氣體組分包括H₂O，所述待測氣體組分還包括CO、CO₂和NO中至少一個，所述待測氣體溫度利用H₂O雙吸收譜線進行反演；

對應H₂O，所述第一激光的中心波長范圍為1393.8nm～1401.8nm；

對應CO和CO₂，所述第一激光的中心波長范圍為1575nm～1563nm；

對應NO，所述第一激光的中心波長范圍為5259nm～5267nm。