烟气分析算法的优化设计

发布时间：2020-06-14 05:51

【摘要】：随着现代化进程的不断推进,工业生产造成的污染越来越严重,急需要一种能够实时监测工业废气、烟气中各种成分及含量的便携式精确测量仪器。目前市面上存在着许多类型的烟气检测方法,工业和生活中,常见的烟气检测设备一般是以电化学原理为基础或者以光谱分析技术为基础的,其中以差分吸收原理为基础的系统占据了多数。然而这些正在应用中的设备和系统或多或少的存在着一些缺陷,比如采用电化学原理设计的设备容易出现电池老化或者失效、零点漂移而无法进行准确测量。差分吸收光谱方法不能精准的分离出NO和NO_2的含量,以及在低信噪比情况下,测量误差较大,测量精度不高。本论文针对传统差分吸收算法在短光程、低浓度下测量精度不高进行改进,采用蚁群算法进行全局波长选择,提高气体测量精度。在分析实验所测数据基础上,结合基本理论,设计了一套完整又简单的光谱分析方法,并对其进行了验证。通过非线性拟合实验得到的测量数据,减小了实际烟气检测中朗伯比尔定律非线性产生的误差。利用气体的特征吸收波长和有限的循环迭代,能将不同气体从混合气体中逐步的分离出来。而且通过做了大量的针对性实验,验证了算法的合理性。结合算法,设计了小型化结构的紫外烟气分析系统,达到了能够同时检测出烟气中多种有害气体的要求,并使最后的测量误差在3%以内,为未来该类检测仪器的推广生产提供了基础。 【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X851

【图文】：

示意图,分子能级,跃迁,示意图

它是光子数和气体浓度关系之间的桥梁。检测烟气中 SO2、分的吸光浓度时，不管是差分吸收光谱分析法测量其中的几种谱吸收的循环迭代算法，在理论分析和算法设计中都会应用到细的介绍。的形成机理气体分子的过程中[33]，共用电子对将原子连接形成分子，当吸收某种固定波长的光子，这样使的分子运动状态由基态变换到。不同分子的能级分布也呈现出不同，相同的能级吸收不一样不相同，研究发现光子的能量和波长之间的关系为：常量，c 为光速，为波长。分为三种[34]：电子能量 Ee、振动能量 Ev、转动能量 Er，，其中 EhcE h V

紫外吸收谱

2 光谱分析理论也不同。产生转动跃迁的能量 EV 在 0.005eV~0.050eV 之间，吸收光谱分布在远红外区域，我们将这个区域称为远红外光谱也可以把它称作分子转动光谱；振动能级跃迁所需要的能量 EV 在 0.05eV~1.00eV 之间，吸收光谱分布在红外区域，我们将这个区域的光谱称作红外光谱也有学者将其称作分子振动光谱；电子能级跃迁需要的能量在 Ee 为1eV~20eV 之间，吸收光谱范围在紫外光和可见光区域，所以将这个区域的光谱称作紫外一可见光谱也可以称其为分子的电子光谱[35]。电子运动总会伴随着振动和转动行为，所以我们测量出的光谱并不是纯粹的电子光谱而是电子、振动和转动这三种类型的光谱组成的。多原子分子的复杂结构，使得测量出它们的光谱外观也大多呈现出非线性的特征，这条非线性分布区域是若干条谱线叠加形成的连续吸收带如图 2.2 所示。

【参考文献】