【技术实现步骤摘要】
测量火焰温度、火焰中水浓度和碳烟浓度的方法和装置
[0001]本专利技术涉及光谱
，具体地涉及一种测量火焰温度、火焰中水浓度和碳烟浓度的方法和装置。
技术介绍
[0002]测量燃烧环境中的温度和物质浓度对有效控制燃烧放热和运行发电系统至关重要。热电偶，气体采样等接触性测量手段可以准确地测量温度和物质浓度，但由于对局部燃烧场的干扰，其应用途径有限。相比之下，光学技术由于高效，非侵入性等优点越来越受到关注。其中，激光诱导荧光法和拉曼光谱等基于激光的测量方法能精确化测量不同物质，得到了广泛的应用。但是，这两种方法通常需要昂贵的费用和笨重的高功率激光源。而基于火焰发射光谱测量温度和物质浓度的红外光谱方法设备造价较低，操作简单，但测量获得辐射强度曲线通常包含一定的噪音，因此发展一种基于包含噪音测量辐射强度准确给出温度和物质浓度的方法很有实际意义。在实际燃烧发电环境中，水和碳烟是主要的燃烧产物，且光谱分布广泛，对这两者的计算可以通过选择光谱范围避开大气辐射等干扰噪音。
技术实现思路
[0003]本专利技术实施例的目...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种测量火焰温度、火焰中水浓度和碳烟浓度的方法，其特征在于，所述方法包括：采用光谱仪测量目标火焰得到辐射强度曲线；建立考虑谱线增宽效应后的光谱辐射强度的第一计算模型，所述第一计算模型包括火焰温度、水浓度和碳烟浓度的参数；根据所述辐射强度曲线、所述第一计算模型，建立计算辐射强度与测量辐射强度的偏差的第二计算模型；基于所述第二模型，采用牛顿迭代算法对所述火焰温度、所述水浓度和所述碳烟浓度进行迭代，并在满足迭代终止条件时输出所述火焰温度、所述水浓度和所述碳烟浓度；采用牛顿迭代算法对输出的火焰温度、水浓度和碳烟浓度重复进行迭代，直到输出的火焰温度、水浓度和碳烟浓度的变化量小于允许变化量时，采用当前输出的火焰温度、水浓度和碳烟浓度为最终的火焰温度、水浓度和碳烟浓度。2.根据权利要求1所述的测量火焰温度、火焰中水浓度和碳烟浓度的方法，其特征在于，所述第一计算模型为：其中，为考虑谱线增宽效应后的光谱辐射强度，j(λ)为光谱仪仪器函数，L为火焰厚度，k为光谱吸收系数，通过水浓度和碳烟浓度计算，c1和c2分别为普朗克第一和第二常数，λ为波长，T为火焰温度。3.根据权利要求1所述的测量火焰温度、火焰中水浓度和碳烟浓度的方法，其特征在于，所述第二计算模型为：其中，为计算辐射强度与测量辐射强度的偏差，I
1，measure
为测量辐射强度，T为火焰温度，为水浓度，f
s
为碳烟浓度。4.根据权利要求1所述的测量火焰温度、火焰中水浓度和碳烟浓度的方法，其特征在于，基于所述第二模型，采用牛顿迭代算法对所述火焰温度、所述水浓度和所述碳烟浓度进行迭代，并在满足迭代终止条件时输出所述火焰温度、所述水浓度和所述碳烟浓度包括：基于所述第二模型，确定所述火焰温度和所述水浓度的第一修正值计算模型；随机选取所述火焰温度和所述水浓度的待定参数初值，根据所述第一修正值计算模型对所述火焰温度和所述水浓度进行迭代，并在满足迭代终止条件时输出所述火焰温度和所述水浓度；基于所述第二模型，确定所述碳烟浓度的第二修正值计算模型；随机选取所述碳烟浓度的待定参数初值，根据所述第二修正值计算模型对所述碳烟浓度进行迭代，并在满足迭代终止条件时输出所述碳烟浓度。5.根据权利要求4所述的测量火焰温度、火焰中水浓度和碳烟浓度的方法，其特征在于，所述第一修正值计算模型为：
其中，ΔT
n
和为火焰温度和水浓度的修正值，n为迭代次数，f
in
为第i个输入数据波长下的计算辐射强度与测量辐射强度的偏差；所述第二修正值计算模型为：Δf
sn
＝f
n
/f
n
′
，其中，Δf
sn
为碳烟浓度的修正值，n为迭代次数，f
n
为输入数据波长下的计算辐射强度与测量辐射强度的偏差，f
n
′
为f
n
关于碳烟浓度f
s
的偏导数。6.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑树，张明轩，那洺瑒，杜艳君，杨宇，陆强，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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