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便携式紫外烟气分析仪设计

作　者: 江绪前
导　师: 王庆宝
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 紫外光谱烟气分析循环迭代法绝对吸收法
分类号: TH83
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 59次
引　用: 2次
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内容摘要

随着工业生产对大气的污染越来越严重,迫切需要一种能实时检测烟气中各种组分含量的仪器。目前烟气检测方法有很多,国际上主流的烟气检测设备是电化学原理的干式测量设备。也有利用光谱分析方法设计的检测设备,大部分是用差分吸收法的原理。但是这些设备都存在一些严重的缺陷,例如电化学分析方法的仪器会出现零点漂移、电池老化或失效而导致的测量不准。差分吸收法存在N02和NO无法准确区分的问题。本文基于实验数据和理论论证,提出了一种新的光谱测量方法。利用吸光度的叠加性,将数据进行非线性拟合,解决了比尔朗伯定律的非线性偏差带来的误差,利用波长优选法和循环迭代法,可将混合气体的不同成分区分开来。这是一种不同于差分吸收法的气体测量方法,可以称之为绝对吸收法。并通过大量的实验,验证了算法的合理性。配合计算方法对紫外烟气分析仪的总体结构进行小型化设计,克服了光纤抖动对测量造成的影响,使其测量误差达到3%以内,满足质量监督部门对此类环保产品的生产要求。本文详细描述了便携式紫外烟气分析仪的分析原理,设计方法和原理样机的设计过程,比较了其与主流烟气监测设备的优缺点。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-22
  1.1 大气污染及其危害  7-9
    1.1.1 大气污染的定义  7
    1.1.2 大气污染的成因及主要污染物  7-8
    1.1.3 煤的燃烧过程及产生的废气  8-9
    1.1.4 大气污染物的危害  9
  1.2 烟气检测方法发展现状  9-20
    1.2.1 电化学分析方法  10-13
    1.2.2 光谱分析法  13-20
      1.2.2.1 气体光谱的形成机理  13-14
      1.2.2.2 比尔朗伯定律  14-17
      1.2.2.3 光谱吸收的数学模型  17-19
      1.2.2.4 差分吸收法简介  19-20
  1.3 本课题的主要内容和意义  20-22
2 实验系统设计和数据分析  22-31
  2.1 实验系统的结构  22-24
  2.2 实验过程及数据  24-26
  2.3 建立数学模型  26-28
  2.4 计算思路设计  28-31
3 紫外烟气分析仪的算法设计  31-40
  3.1 气体数据表的拟合方法  31-35
  3.2 循环迭代法求SO_2和NO_2  35-38
  3.3 计算NO和NH_3的浓度  38-39
  3.4 仪器的工作过程  39-40
4 算法的实验验证  40-49
  4.1 拟合公式的实验验证  40-42
  4.2 吸光度叠加性的实验验证  42-44
  4.3 循环迭代法的实验验证  44-49
5 紫外烟气分析仪的结构设计和误差分析  49-64
  5.1 紫外烟气分析仪的硬件组成  49-59
  5.2 原理样机的结构设计  59-62
    5.2.1 带光纤的原理样机设计  59-60
    5.2.2 仪器的小型化设计  60-62
  5.3 仪器的误差来源  62-64
结论  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-67

便携式紫外烟气分析仪设计

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