二維及三維氣體溫度分布測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及二維及三維氣體溫度分布測(cè)量方法，更具體地說，本發(fā)明涉及在難于 進(jìn)行二維或三維測(cè)量的像鋼鐵廠加熱爐的結(jié)構(gòu)物內(nèi)，改善氣體溫度分布測(cè)量方法的二維或 三維氣體溫度分布測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 因此，通常在像鋼鐵廠加熱爐的結(jié)構(gòu)物內(nèi)氣體溫度測(cè)量是通過設(shè)置在加熱爐內(nèi)的 溫度測(cè)量裝置來實(shí)現(xiàn)。
[0003] 這種溫度測(cè)量方法的一例揭示在韓國(guó)專利公開第10-2005-0095159號(hào)（2005年09 月29日公開，以下稱為'專利文獻(xiàn)1'）等。
[0004] 然而，以根據(jù)這種現(xiàn)有技術(shù)的溫度測(cè)量方法，設(shè)置溫度測(cè)量裝置的位置被限定在 加熱爐的壁體，只能在設(shè)置的位置測(cè)量溫度，因此具有對(duì)加熱爐內(nèi)部整個(gè)氣體的溫度分布 及濃度分布不能進(jìn)行測(cè)量的問題。
[0005] 為了解決這種問題，最近采取利用二極管激光器的溫度測(cè)量方法。
[0006] 可是，現(xiàn)有的利用二極管激光器的溫度測(cè)量方法大部分是線積分測(cè)量方式，具有 只測(cè)量二極管激光器所經(jīng)過長(zhǎng)度的平均溫度的界限。
[0007] 為了克服這種界限，最近采用剖面擬合（profilefitting)方法和溫度離散 (temperaturebinning)方法。
[0008] 然而，剖面擬合方法是事先預(yù)測(cè)一定空間內(nèi)的氣體溫度分布，用于減小測(cè)量變數(shù) 的方法，例如，通過管道內(nèi)部流過高溫氣體時(shí)，由于熱傳導(dǎo)，假定具有管道中心的溫度最高、 管道邊緣的溫度相對(duì)低的拋物線形態(tài)的溫度分布來實(shí)現(xiàn)。其減小測(cè)量變數(shù)來可以簡(jiǎn)化測(cè)量 系統(tǒng)，但測(cè)量值和實(shí)際氣體的溫度分布之間的相差亦然變大，因此測(cè)量的誤差變大而具有 無法期待正確測(cè)量的問題。
[0009] 另一方面，溫度離散方法是事先預(yù)測(cè)測(cè)量溫度區(qū)間，再將其溫度區(qū)間任意分割來 減小測(cè)量變數(shù)，用于簡(jiǎn)化測(cè)量系統(tǒng)的方法，這可以預(yù)測(cè)二極管激光器透射線上的線溫度分 布，但為了了解二維溫度分布，必須測(cè)量二維各方向上的溫度，因此在像鋼鐵廠加熱爐的結(jié) 構(gòu)物內(nèi)，具有不能進(jìn)行二維溫度分布測(cè)量的問題。
[0010] 另外，根據(jù)現(xiàn)有溫度離散方法的溫度測(cè)量方法即使按溫度區(qū)間測(cè)量溫度，但因?yàn)?不能確定測(cè)量溫度的位置，因此具有可能很難確認(rèn)溫度分布狀態(tài)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提供，使測(cè)量的誤差最小化，可以正確地進(jìn)行測(cè)量的二維及三維 氣體溫度分布測(cè)量方法。
[0012] 而且，提供，不受測(cè)量空間的限制，在難于進(jìn)行二維或三維測(cè)量的像鋼鐵廠加熱爐 的結(jié)構(gòu)物內(nèi)，亦能測(cè)量氣體溫度分布的二維及三維氣體溫度分布測(cè)量方法。
[0013] 同時(shí)，提供，在測(cè)量對(duì)象空間內(nèi)可以正確地確認(rèn)測(cè)量對(duì)象氣體的溫度分布及濃度 分布位置的二維及三維氣體溫度分布測(cè)量方法。
[0014] 為了完成所述目的，根據(jù)本發(fā)明的二維氣體溫度分布測(cè)量方法，其特征在于，包 含：(a)由控制部對(duì)測(cè)量對(duì)象空間進(jìn)行二維分割，使得二維分割的空間具有n2個(gè)相互等面 積的分割步驟；(b)所述分割的測(cè)量對(duì)象空間中，在位于發(fā)光側(cè)最外圍的分割空間（ApA4， A7)的發(fā)光點(diǎn)向位于收光測(cè)最外圍的分割空間（A3，A6，A9)的收光點(diǎn)以1 :n對(duì)應(yīng)發(fā)出激光， 在收光部檢測(cè)吸收信號(hào)的步驟；（c)根據(jù)所述收光部檢測(cè)的吸收信號(hào)，由控制部以直接吸 收光譜技術(shù)演算n2個(gè)吸光度面積的步驟；（d)根據(jù)所述演算的吸光度面積，由控制部按分 割的測(cè)量對(duì)象空間的區(qū)間，從下面的函數(shù)式，
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種二維氣體溫度分布測(cè)量方法，其特征在于，包含： (a) 由控制部對(duì)測(cè)量對(duì)象空間進(jìn)行二維分割，使得二維分割的空間具有η2個(gè)相互等面 積的分割步驟； (b) 所述分割的測(cè)量對(duì)象空間中，在位于發(fā)光側(cè)最外圍的分割空間（A1, A4, A7)的發(fā)光 點(diǎn)向位于收光測(cè)最外圍的分割空間（A3，A6, A9)的收光點(diǎn)以I : η對(duì)應(yīng)發(fā)出激光，在收光部 檢測(cè)吸收信號(hào)的步驟； (c) 根據(jù)所述收光部檢測(cè)的吸收信號(hào)，由控制部以直接吸收光譜技術(shù)演算η2個(gè)吸光度 面積的步驟； (d) 根據(jù)所述演算的吸光度面積，由控制部按分割的測(cè)量對(duì)象空間的區(qū)間，從下面的函 數(shù)式，
(Asi:按光透射路徑的吸光度面積，P :在測(cè)量對(duì)象空間內(nèi)的壓力，X abs:摩爾分?jǐn)?shù)） 演算激光的η2個(gè)第1線強(qiáng)度變化（a ^ S i (Ti)Xi)的步驟；以及 (e) 根據(jù)所述第1線強(qiáng)度變化（Bi=S1(Ti)Xi)，和執(zhí)行（a)步驟到⑷步驟而演算處理 的不同波長(zhǎng)頻帶的第2線強(qiáng)度變化（h= S 2 (Ti)Xi)，由控制部按所述分割的測(cè)量對(duì)象空間 的區(qū)間，從下面的函數(shù)式， S1(Ti)ZS2(Ti) = H1Zh1 計(jì)算溫度，并映射（mapping)成所述測(cè)量對(duì)象空間的二維溫度分布的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維氣體溫度分布測(cè)量方法，其特征在于，還包含： (f) 根據(jù)所述映射的二維溫度分布，由控制部按所述分割的測(cè)量對(duì)象空間的區(qū)間，計(jì)算 測(cè)量對(duì)象氣體的摩爾分?jǐn)?shù)（mole fraction)，并映射成二維濃度分布的步驟。
3. -種三維氣體溫度分布測(cè)量方法，其特征在于，包含： (a'）由控制部對(duì)測(cè)量對(duì)象空間進(jìn)行三維分割，使得三維分割的空間具有η3個(gè)相互等 體積的分割步驟； (b'）所述分割的測(cè)量對(duì)象空間中，在位于發(fā)光側(cè)最外圍的分割空間 A12, A19, A2(i，A21)的發(fā)光點(diǎn)向位于收光測(cè)最外圍的分割空間（A7, A8, A9, A16, A17, A18, A25, A26， A27)中相同高度的n個(gè)收光點(diǎn)以I : n對(duì)應(yīng)發(fā)出激光，在收光部檢測(cè)吸收信號(hào)的步驟； (c'）根據(jù)所述收光部檢測(cè)的吸收信號(hào)，由控制部以直接吸收光譜技術(shù)演算η3個(gè)吸光 度面積的步驟； (d'）根據(jù)所述演算的吸光度面積，由控制部按分割的測(cè)量對(duì)象空間的區(qū)間，從下面的 函數(shù)式，
(Asi:按光透射路徑的吸光度面積，P :在測(cè)量對(duì)象空間內(nèi)的壓力，X abs:摩爾分?jǐn)?shù)） 演算激光的η3個(gè)第1線強(qiáng)度變化（a i= S i (Ti)Xi)的步驟；以及 (e'）根據(jù)所述第1線強(qiáng)度變化（?= S JTiUi)，和執(zhí)行（a'）步驟到（d'）步驟而演 算處理的不同波長(zhǎng)頻帶的第2線強(qiáng)度變化（h= S2(Ti)Xi),由控制部按所述分割的測(cè)量對(duì) 象空間的區(qū)間，從下面的函數(shù)式， S1(Ti)Zs2(Ti) = H1Zh1 計(jì)算溫度，并映射成所述測(cè)量對(duì)象空間的三維溫度分布的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維氣體溫度分布測(cè)量方法，其特征在于，還包含： (f'）根據(jù)所述映射的三維溫度分布，由控制部按所述分割的測(cè)量對(duì)象空間的區(qū)間，計(jì) 算測(cè)量對(duì)象氣體的摩爾分?jǐn)?shù)，并映射成三維濃度分布的步驟。
【專利摘要】本發(fā)明涉及二維及三維氣體溫度分布測(cè)量方法，其特征在于，對(duì)不能進(jìn)行二維或三維測(cè)量的空間內(nèi)氣體的溫度及濃度分布，利用二極管激光器僅進(jìn)行一維測(cè)量后，將其映射成二維或三維。由此，不受測(cè)量空間的限制，在難于進(jìn)行二維或三維測(cè)量的像鋼鐵廠加熱爐的結(jié)構(gòu)物內(nèi)，可以容易進(jìn)行二維或三維氣體溫度及濃度分布測(cè)量。
【IPC分類】G01K11-32, G01J5-10
【公開號(hào)】CN104755893
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480002681
【發(fā)明人】李昌燁, 金世元
【申請(qǐng)人】韓國(guó)生產(chǎn)技術(shù)研究院
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月6日
【公告號(hào)】WO2015060563A1