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基于光闪烁法的烟气流速及流量的测量被引量：3: 2014年; 提出了一种利用光闪烁技术监测工业管道烟气排放的方法,在实际应用中具有适应范围广、结构灵活和测量准确等特点。利用开源流体模拟软件OpenFOAM对圆直管道内的流体进行了数值分析,构造网格数为52 624 0,基于图形处理器(GPU)的高性能计算平台对流体的数值仿真进行了并行加速,取得了3.493倍的加速比。描述了光闪烁法测量烟气流速、流量的步骤,对实验室的模拟烟道内的烟气流速和流量进行了测量,并与皮托管所测得的数据进行对比,得到了较为一致的结果。; 杨阳董凤忠倪志波庞涛吴边张志荣; 关键词：流速数值模拟

用于气体浓度检测的VCSELs温度控制电路设计被引量：2: 2013年; 在利用可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)技术对气体浓度进行检测时,检测系统对激光器的温度稳定性要求较高。提出了一种基于MAX1978的VCSEL激光器自动温度控制(ATC)方案,建立了热电制冷器(TEC)的数学模型,对TEC的热惯性进行了测试,以热惯性测试结果为基础对比例积分微分控制(PID)电路参数进行了整定,设计出了具有较高控制性能的温度控制电路。电路采用闭环负反馈自动控制方案,采用PID电路产生控制信号,驱动TEC,实现了对VCSEL激光器工作温度的有效控制。实验测试结果表明,电路的温度控制精度达到±0.03℃,较好地实现了激光器工作温度稳定性的控制。; 陈雪军庞涛张志荣董凤忠; 关键词：垂直腔面发射激光器

近红外波段CO高灵敏检测的稳定性研究被引量：20: 2013年; 本文采用中心波长1566.64 nm的DFB激光器,结合光程长度为56.7 m的多次反射池,对不同浓度的CO气体进行了长时间测量,分析了系统的稳定性和线性度.通过计算Allan方差,预测了在积分时间为30 s时,系统检测极限为0.25 ppmv,基本上实现了在近红外波段CO的高灵敏检测.; 夏滑吴边张志荣庞涛董凤忠王煜; 关键词：可调谐半导体激光吸收光谱 ALLAN方差

Theoretical analysis of stack gas emission velocity measurement by optical scintillation被引量：1: 2014年; Theoretical analysis for an online measurement of the stack gas flow velocity based on the optical scintillation method with a structure of two parallel optical paths is performed. The causes of optical scintillation in a stack are first introduced.Then, the principle of flow velocity measurement and its mathematical expression based on cross correlation of the optical scintillation are presented. The field test results show that the flow velocity measured by the proposed technique in this article is consistent with the value tested by the Pitot tube. It verifies the effectiveness of this method. Finally, by use of the structure function of logarithmic light intensity fluctuations, the theoretical explanation of optical scintillation spectral characteristic in low frequency is given. The analysis of the optical scintillation spectrum provides the basis for the measurement of the stack gas flow velocity and particle concentration simultaneously.; 杨阳董凤忠倪志波庞涛曾宗泳吴边张志荣; 关键词：烟气排放流速测量数学表达式构造函数

基于低频光闪烁的烟气流速和颗粒物浓度的测量被引量：3: 2014年; 介绍了一种利用颗粒物浓度的随机起伏引起的光闪烁信号测量烟气流速和颗粒物浓度的光学方法.探讨了烟气流中光闪烁的成因,对湍流作用下基于分离式双光路测量系统结构的光闪烁互相关进行了分析,得到相关函数的理论表达式.采用互相关技术反演流速,证明了光强起伏的标准差与颗粒物浓度之间存在着确定的线性关系.使用自行研制的烟气流速及颗粒物浓度测量系统于2013年6月在潍坊市某化工厂对燃煤锅炉矩形排气管道进行了连续测量,并与使用皮托管同步测量烟气流速结果进行对比,结果表明两者具有较好的一致性.使用光学粒子计数器测量烟气流中的颗粒物浓度,同时记录对应的光闪烁标准差,对得到的数据进行线性拟合,拟合相关系数为0.9703,为光闪烁法测量颗粒物浓度提供了依据.; 杨阳董凤忠倪志波庞涛吴边张志荣; 关键词：流速颗粒物浓度湍流互相关

利用可调谐半导体激光吸收光谱法同时在线监测多组分气体浓度被引量：55: 2013年; 由于线宽窄,可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)一般情况下只能对一种气体进行检测。为了实现多气体同时或近同时在线检测,本文以1 578nm-H2S和1 747nm-HCl混合气体同时在线监测为例,研究了3种检测方法:(1)同频10kHz正弦波和两路同频30Hz不同步的分时锯齿信号法;(2)同频10kHz正弦和30Hz锯齿信号的光开关检测法;(3)多频(10kHz和20kHz正弦信号)正弦调制法。实验结果表明:分时锯齿信号法除幅值略有微小变化外,在使用前后对测试结果影响很小;光开关法在切换过程瞬间会略有不稳定,但不影响后期的浓度反演;多频正弦法的信噪比和抗干扰能力均有所提高,进行HCl探测和H2S探测时,信噪比在激光器关闭和打开情况下分别提高了0.95倍和3.17倍。以上3种方法操作简单,可以方便地实现多气体组分的同时在线监测,提高了TDLAS仪器的竞争力。; 张志荣夏滑董凤忠庞涛吴边; 关键词：多组分气体

基于光闪烁的烟气流速测量技术: 2014年; 介绍了一种利用颗粒物浓度场随机起伏引起的光闪烁测量工业烟气排放速度的光学测量技术及其数据处理方法。对湍流作用下,基于分离式双光路测量系统结构的光闪烁互相关进行了分析,得到了相关函数的理论表达式。采用单向循环链表的数据存储结构实现信号数据在时间域的滑动,同时满足了测量实时性和平均性的要求。使用快递傅里叶变换(FFT)计算光闪烁互相关,提出了一种应用高级矢量扩展(AVX)指令加速FFT的方法,在基于Intel i7处理器的计算平台上将FFT的计算速度提高了1倍。最后给出了光闪烁法用于工业现场烟气流速测量的结果,与使用皮托管测量的结果基本一致,证明了本文光学测量技术及其数据处理方法的有效性。; 杨阳张志荣倪志波; 关键词：流速互相关

TDLAS氧气检测系统设计及背景噪声在线消除被引量：10: 2015年; 将可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术用于氧气(O2)浓度在线检测。以垂直腔表面发射半导体激光器(VCSEL)为系统光源,采用对射式结构,测量光程为60cm,选用760nm附近O2吸收谱线,实现O2浓度实时测量。连续72h测量表明,系统在短时间内具有较好的测量精度,长时间(大于4h)测量结果存在缓慢漂移。在对一次谐波(1F)信号均值和二次谐波(2F)信号峰值变化趋势分析的基础上,讨论了背景噪声随测量环境变化引起的测量误差;并在背景噪声幅频特性不变的前提下,利用最大互相关算法实时扣除背景噪声。5%浓度O260h测试发现,扣除背景噪声后,系统的最大相对测量误差由3.20%减小为1.82%,测量精度提高近1倍。; 庞涛夏滑吴边张志荣王煜崔小娟董凤忠; 关键词：背景噪声互相关

环形结构分布式温度传感器中瑞利噪声的抑制方法研究被引量：9: 2015年; 通过对分布式温度传感系统的基本原理的研究,分析了温度测量过程中影响测温准确度的原因,提出了基于环形结构的分布式温度传感器修正瑞利噪声的方法,有效地消除了波长相关损耗和瑞利噪声引起的测温误差。通过改变传感光纤前端的参考光纤的温度,即可解出光纤的瑞利噪声。实验结果表明,修正瑞利噪声后的分布式温度传感器,测温误差从8.5℃降低到0.8℃。; 孙苗汤玉泉杨爽李俊Brian Culshaw董凤忠

基于波长调制技术的温度实时测量方法研究被引量：9: 2015年; 可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)以其响应速度快、灵敏度高、非接触等优点已被广泛应用于气体浓度、温度的原位在线测量。基于波长调制吸收光谱技术,理论分析和推导了二次谐波温度反演公式。并采用分时锯齿波扫描形式使两个激光器分别产生覆盖中心波长为760.21 nm和760.88 nm的两条氧气吸收谱线的激光,经2×1光纤耦合器耦合为一束光束,通过测量管式炉内同一区域的二次谐波信号来反演有氧环境中的平均温度值。为了修正谱线线型和光强对实验所得的二次谐波信号峰值比值的影响,采用室温下标定温度反演公式中所需参数的方法,有效地简化了实验过程,提高了测量精度。温度在300 K^900 K范围内变化的测量结果与管式炉的平均温度值具有较高的一致性,误差在±20 K以内。; 孙鹏帅张志荣夏滑庞涛吴边崔小娟沈凤娇王煜董凤忠; 关键词：光谱学温度测量

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