高温窑炉气体红外辐射被动遥测 
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Infrared Radiation Passive Remote Detection of Gas in High Temperature Kiln
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
图 & 表
图 1. 工业炉膛辐射模型
Fig. 1. Radiation model of industrial cement-kiln
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图 2. 平均光谱
Fig. 2. Averaged spectrum
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图 3. CO2的透射谱
Fig. 3. Transmittance spectrum of CO2
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图 4. FTIR系统示意图
Fig. 4. Schematic of FTIR system
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图 5. 干涉信号
Fig. 5. Interference signal
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图 7. 传统数据处理方法示意图
Fig. 7. Schematic of traditional data processing method
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图 8. 同组含湍流噪声信号的不同数据处理方法的平均结果
Fig. 8. Averaged results of signal containing turbulence noise in the same group obtained by different data processing methods
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图 9. 2100~2200 cm-1波段光谱对比
Fig. 9. Comparison of spectra ranging from 2100 cm-1 to 2200 cm-1
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图 10. 所提数据处理方法流程图
Fig. 10. Schematic of proposed data processing method
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图 11. CO在1200 ℃时的吸收光谱
Fig. 11. Absorption spectrum of CO at 1200 ℃
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图 12. 在2203 cm-1处校正和未校正的透射光谱
Fig. 12. Corrected and uncorrected transmittance spectra at 2203 cm-1
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图 13. CO校准光谱与测量光谱的非线性最小二乘拟合
Fig. 13. Nonlinear least square fitting between calibration spectrum and measurement spectrum of CO
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图 14. 拟合后的残差谱
Fig. 14. Residual spectrum after fitting
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图 15. 不同温度误差下CO浓度误差
Fig. 15. CO concentration error under different temperature errors
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图 16. 工业现场16次平均光谱数据
Fig. 16. Averaged spectrum data of 16 times in industrial site
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图 17. 炉膛内气体浓度在线监测结果
Fig. 17. On-line monitoring results of gas concentration in cement-kiln
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表 1不同温度误差下的CO浓度误差
Table1. CO concentration error with different temperature error
| Parameter | Value |
|---|
| Temperature of CO /℃ | 1000 | 1100 | 1150 | 1190 | 1210 | 1250 | 1300 | 1400 | | Temperature error /℃ | -200 | -100 | -50 | -10 | 10 | 50 | 100 | 200 | | Concentration of CO /% | 35.3 | 42.3 | 46.1 | 49.2 | 50.8 | 54.1 | 58.32 | 67.4 | | Concentration difference /% | 14.7 | 7.7 | 3.9 | 0.8 | 0.8 | 4.1 | 8.32 | 17.4 | | Relative error /% | 29.4 | 15.4 | 7.8 | 1.6 | 1.6 | 8.2 | 16.60 | 34.8 |
|
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高乾坤, 刘文清, 张玉钧, 高闽光, 李相贤, 童晶晶. 高温窑炉气体红外辐射被动遥测[J]. 光学学报, 2017, 37(8): 0801002. Qiankun Gao, Wenqing Liu, Yujun Zhang, Minguang Gao, Xiangxian Li, Jingjing Tong. Infrared Radiation Passive Remote Detection of Gas in High Temperature Kiln[J]. Acta Optica Sinica, 2017, 37(8): 0801002.
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