激光吸收光谱系统中气室的高精度温控设计

作     者：杨曦 孙鹏帅 庞涛 夏滑 吴边 徐启铭 张志荣 舒志峰 Yang Xi;Sun Pengshuai;Pang Tao;Xia Hua;Wu Bian;Xu Qiming;Zhang Zhirong;Shu Zhifeng

作者机构：中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 台湾云林科技大学环境安全工程系台湾云林64002 中国科学院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室安徽合肥230031 先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037 合肥师范学院物理与材料工程学院安徽合肥230601 

基　　金：国家自然科学基金(11874364,41877311,41775128) 中国科学院对外合作重点项目(GJHZ1726) 国家重点研发计划(2017YFC0805004) 安徽省重点研究与开发计划项目(201904c03020005,1804a09020097) 安徽省科技重大专项(18030901054) 安徽省高校自然科学研究重大项目(KJ2017ZD56) 安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(gxyqZD2018072) 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2020年第40卷第12期

页      码：199-207页

摘      要：在使用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)技术进行气体检测时,气体氛围的温度变化会影响气体的吸收谱线强度、吸收线线型及气体分子数密度,进而影响气体浓度的测量结果。设计了高精度温度控制箱体,并用其控制吸收池所处环境的温度。首先,利用CFD仿真软件模拟了目标温控箱形状、半导体致冷器位置及气流矢量等参数对箱体内部温度分布的影响;其次,利用仿真结果对温控箱的设计及加工进行优化;最后完成了温度控制箱体的制作,其可为气体吸收池提供均匀稳定的温度场。温度控制箱体的可调控制温度范围为32~50℃时,控制精度可达0.01℃,并能长期保持稳定。通过标准CO2气体浓度检测实验,对温度稳定性进行了验证。上述结果证明,利用CFD仿真优化温控装置参数,可获得均匀稳定的温度场,减小环境温度对测量结果的影响,有效提高气体浓度测量的准确度和稳定性。

主 题 词：光谱学 计算流体动力学 温度控制箱体 可调谐二极管激光吸收光谱 

学科分类：0808[工学-自动化类] 0809[工学-计算机类] 07[理学] 070302[070302] 0805[工学-能源动力学] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/AOS202040.1230001

馆 藏 号：203962514...