基于TDLAS二維溫度場分布反演軟件設(shè)計.pdf

1、在研究燃燒流場診斷中，火焰中的溫度是非常重要的物理參數(shù)，它是衡量燃燒效率的重要參數(shù)之一。燃燒場中對溫度的衡量在工業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境都有著重要的意義。在工業(yè)生產(chǎn)上可以提高燃燒的效率，提高能源利用率，在生態(tài)環(huán)境保護(hù)上可以燃燒污染物的排放。開發(fā)二維溫度場分布反演軟件，對于測量非均勻流場的溫度，有著重要的意義。
　　可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS，tunable diode laser absorptionspectroscopy)是

2、一種非侵入式測量、高選擇性、高靈敏度、高分辨率、可以實(shí)現(xiàn)溫度、濃度、流速的測量的技術(shù)。TDLAS技術(shù)在燃燒流場診斷時不會帶來干擾診斷測試燃燒流場的負(fù)影響。將TDLAS技術(shù)與計算機(jī)斷層掃描技術(shù)(CT)結(jié)合起來，可以實(shí)現(xiàn)反演出待測診斷流場的二維分布。本文開發(fā)了基于TDLAS技術(shù)與計算機(jī)斷層掃描技術(shù)(CT)的二維溫度場分布反演軟件，可視化的軟件易于非專業(yè)人員的流程化操作，本文的研究內(nèi)容主要包括下面幾個部分:
　　1，首先介紹二維溫度場測

3、量的意義，分析對比傳統(tǒng)的測量方法和新型的光譜的測量方法，在光譜學(xué)的測量方法中，重點(diǎn)介紹了可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)方法的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀。
　　2，從分子吸收光譜角度出發(fā)，介紹了紅外吸收光譜溫度測量的基礎(chǔ)理論Beer-Lambert定律以及分子吸收光譜的線強(qiáng)和吸收線型函數(shù)的概念，結(jié)合本文的研究，利用HITRAN(High-resolution Transmission Molecular Absorption)高分辨

4、分子數(shù)據(jù)庫，結(jié)合Python語言，開發(fā)了HITRAN數(shù)據(jù)庫選擇譜線的程序，對H2O的吸收光譜做了計算，選取了合適的吸收線對作為測溫譜線。詳細(xì)闡述了TDLAS技術(shù)的兩種基本技術(shù)方法:直接吸收光譜技術(shù)和波長調(diào)制光譜技術(shù)，分析對比了兩者各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　3，為了開發(fā)基于TDLAS的二維溫度場分布反演軟件，基于Python語言，開發(fā)了處理Hitran數(shù)據(jù)庫的可視化程序，實(shí)現(xiàn)了Hitran數(shù)據(jù)的獲取、類SQL(數(shù)據(jù)庫語言)的方式去選擇和處

5、理數(shù)據(jù)、線強(qiáng)、內(nèi)配分函數(shù)、吸收系數(shù)和吸收光譜的三種線型函數(shù)顯示、封裝了處理數(shù)據(jù)的算法、吸收線的篩選。Python的跨平臺與面向?qū)ο蟮奶匦?，使得算法易于擴(kuò)展。分析比較了Python語言相比Matlab數(shù)學(xué)工具在處理Hitran數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)上的優(yōu)勢。
　　4，文章分析了計算機(jī)斷層掃苗技術(shù)的兩大類算法，詳細(xì)闡述了本文使用的代數(shù)迭代算法(ART，Algebraic reconstruction technique)，基于Python語言，