波长调制技术在实时温度测量中的应用研究

"该研究基于波长调制技术，探讨了一种实时温度测量方法，主要应用于气体浓度和温度的在线测量。通过理论分析和推导，建立了二次谐波温度反演公式，利用分时锯齿波扫描技术，由两个激光器产生特定波长的激光束，经过光纤耦合后测量管式炉内的温度。为了提高测量精度，进行了室温下的参数标定，以修正谱线形状和光强对实验数据的影响。实验结果显示，该方法在300 K到900 K的温度范围内，测量误差小于±20 K，与管式炉的实际温度值高度一致。" 基于波长调制技术的温度实时测量方法是现代光谱学中的一种重要应用。这种技术利用可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS），其特点是响应速度快、灵敏度高，并且是非接触式的测量方式，因此特别适用于需要快速、精确测量的场合，如工业过程监控和科学研究。 文章中提到的二次谐波温度反演公式是TDLAS技术的一个关键部分。通过对激光波长进行调制，可以获取样品吸收光谱的二次谐波信号。这些信号与被测气体的温度有直接关系，通过解析这些信号可以反演出环境中的温度。公式推导涉及到光谱学的基本原理，包括激光吸收、光强变化以及与温度的关联。 分时锯齿波扫描技术在这里起着关键作用。它使得两个激光器能够交替工作，分别产生760.21纳米和760.88纳米的氧气吸收谱线，这两个谱线对应于氧气分子的特定吸收特性。通过2×1光纤耦合器将这两束激光合并，然后照射到待测区域，收集产生的二次谐波信号。这种方法可以同时监测两个不同的吸收谱线，从而提供更全面的温度信息。 在实际操作中，由于谱线形状和激光强度等因素可能会影响测量结果，研究团队采用了室温下标定的方法，以校正这些影响，这简化了实验流程，提高了测量精度。通过这种方式，他们在300 K到900 K的宽温度范围内进行了实验，发现测量值与管式炉的平均温度值一致性良好，误差控制在±20 K以内，显示了该方法的高度可靠性和实用性。 这项研究为基于波长调制的温度测量提供了一个创新的解决方案，通过优化的实验设计和处理方法，实现了对气体环境的高效、精确温度测量，对相关领域的工程应用和技术发展具有重要意义。