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风速对车载甲烷激光检测仪的影响分析

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:07:00
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风速对车载甲烷激光检测仪的影响分析【摘要】:随着能源的大量开发与利用,甲烷气体对居民的工作和生活的影响越来越大,甲烷浓度的监测与预报是保证其安全使用的主要途径。近年来,光谱吸收技术

【摘要】:随着能源的大量开发与利用,甲烷气体对居民的工作和生活的影响越来越大,甲烷浓度的监测与预报是保证其安全使用的主要途径。近年来,光谱吸收技术理论的广泛应用,激光器检测甲烷气体浓度已经成为一种趋势。为了实现甲烷检测更加广泛、快速,研发了车载甲烷激光检测仪。但是在检测中,风速对检测的影响不容忽视。 由于甲烷气体在自然环境下的浓度很低,无法进行风速测试,需要制作专用的测试平台进行测试分析。测试仪器包括安装有对旋风扇的测试风道、对旋风扇控制器、测试探头以及甲烷激光检测仪使用的核心机,这是一款实验室最新研发的型号MLAS(main laser absorption spectroscopy), MLAS具有检测精确、灵敏度高等特点。国外的车载甲烷激光检测仪速度一般限制在25km/h之内,本论文要实现汽车在中低速情况下能够正常检测,因此在实验室测试中,需要产生0-40km/h的风速,通过改变风速的大小测试其对甲烷激光检测仪的影响。本论文介绍了测试平台的设计与制作,测试平台的制作包括机械部件和控制部件,机械部件主体为安装有对旋风扇的环形测试风道,控制部分为旋风扇控制器。论文中对测试平台提出了多套制作方案并进行了最优化设计,最终通过对旋风扇控制器,可以实现0-45km/h之间风速任意调整。实验中还对测试风道截面风速分布进行了分析,通过分析发现,测试风道可以仿真真实的风速环境。 实验中分别在有甲烷气体和无甲烷气体的情况下进行了测试,测试风速从10km/h开始,以10km/h为递进,逐渐增加到40km/h。通过测试的数据表明风速使得甲烷激光检测仪的检测值波动变大,但没有产生漂移。 【关键词】:车载 风速 MLAS 测试平台
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TH744.5
【目录】:
  • 摘要10-11
  • ABSTRACT11-13
  • 第一章 绪论13-19
  • 1.1 课题来源背景及研究意义13
  • 1.2 甲烷检测技术对比13-16
  • 1.2.1 FID甲烷检测法14
  • 1.2.2 NDIR甲烷检测法14-15
  • 1.2.3 燃烧催化剂检测法15
  • 1.2.4 TDLAS检测法15-16
  • 1.3 车载TDLAS甲烷检测器研究现状16-18
  • 1.3.1 国内研究现状16-17
  • 1.3.2 国外研究现状17-18
  • 1.4 论文结构与安排18-19
  • 第二章 光谱吸收技术理论分析19-27
  • 2.1 Beer-Lambert定律19-20
  • 2.2 WMS理论20-23
  • 2.2.1 WMS原理20-21
  • 2.2.2 谐波表达式21-23
  • 2.3 谐波分析23-26
  • 2.3.1 各次谐波对比23-24
  • 2.3.2 二次谐波分量24-26
  • 2.4 本章小结26-27
  • 第三章 实验平台设计与分析27-43
  • 3.1 测试风道27-29
  • 3.1.1 风道流体状态27-28
  • 3.1.2 风道风速分布28-29
  • 3.2 测试探头29
  • 3.3 测试基座29-34
  • 3.3.1 测试基座结构设计30-31
  • 3.3.2 检测仪位置选取31-34
  • 3.4 对旋风扇34-39
  • 3.4.1 对旋风扇参数34-35
  • 3.4.2 对旋风扇检测和控制方法35-39
  • 3.5 风速计选型39-41
  • 3.5.1 叶轮式风速计39
  • 3.5.2 静压管风速计39
  • 3.5.3 热线式风速计39-41
  • 3.6 本章小结41-43
  • 第四章 对旋风扇控制器设计43-51
  • 4.1 控制器机械外壳设计43-44
  • 4.2 控制器硬件电路设计44-49
  • 4.2.1 控制器主电源44-45
  • 4.2.2 控制器电路电源45-46
  • 4.2.3 控制器主控芯片46-47
  • 4.2.4 控制器功能部件47-49
  • 4.3 对旋风扇控制器软件设计49-50
  • 4.4 本章小结50-51
  • 第五章 实验平台制作与测试51-59
  • 5.1 甲烷激光检测仪51-52
  • 5.2 测试工件制作52-53
  • 5.2.1 测试风道制作52-53
  • 5.2.2 测试探头安装53
  • 5.3 管道实际风速测试53-57
  • 5.3.1 管道风速测试条件53-54
  • 5.3.2 管道风速测试结果54-55
  • 5.3.3 测试结果分析55-57
  • 5.4 本章小结57-59
  • 第六章 车载系统测试59-65
  • 6.1 测试条件59
  • 6.2 基本参数59-60
  • 6.2.1 激光器温度59-60
  • 6.2.2 对旋风扇控制60
  • 6.3 测试结果60-64
  • 6.3.1 无甲烷气体60-61
  • 6.3.2 10%浓度甲烷气体61-63
  • 6.3.3 风向的影响63-64
  • 6.4 测试总结64-65
  • 第七章 结论65-67
  • 7.1 实验总结65
  • 7.2 展望与不足65-67
  • 参考文献67-71
  • 致谢71-72
  • 学位论文评阅及答辩情况表72


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