二维及三维气体温度分布测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及二维及三维气体温度分布测量方法，更具体地说，本发明涉及在难于 进行二维或三维测量的像钢铁厂加热炉的结构物内，改善气体温度分布测量方法的二维或 三维气体温度分布测量方法。
【背景技术】
[0002] 因此，通常在像钢铁厂加热炉的结构物内气体温度测量是通过设置在加热炉内的 温度测量装置来实现。
[0003] 这种温度测量方法的一例揭示在韩国专利公开第10-2005-0095159号（2005年09 月29日公开，以下称为'专利文献1'）等。
[0004] 然而，以根据这种现有技术的温度测量方法，设置温度测量装置的位置被限定在 加热炉的壁体，只能在设置的位置测量温度，因此具有对加热炉内部整个气体的温度分布 及浓度分布不能进行测量的问题。
[0005] 为了解决这种问题，最近采取利用二极管激光器的温度测量方法。
[0006] 可是，现有的利用二极管激光器的温度测量方法大部分是线积分测量方式，具有 只测量二极管激光器所经过长度的平均温度的界限。
[0007] 为了克服这种界限，最近采用剖面拟合（profilefitting)方法和温度离散 (temperaturebinning)方法。
[0008] 然而，剖面拟合方法是事先预测一定空间内的气体温度分布，用于减小测量变数 的方法，例如，通过管道内部流过高温气体时，由于热传导，假定具有管道中心的温度最高、 管道边缘的温度相对低的抛物线形态的温度分布来实现。其减小测量变数来可以简化测量 系统，但测量值和实际气体的温度分布之间的相差亦然变大，因此测量的误差变大而具有 无法期待正确测量的问题。
[0009] 另一方面，温度离散方法是事先预测测量温度区间，再将其温度区间任意分割来 减小测量变数，用于简化测量系统的方法，这可以预测二极管激光器透射线上的线温度分 布，但为了了解二维温度分布，必须测量二维各方向上的温度，因此在像钢铁厂加热炉的结 构物内，具有不能进行二维温度分布测量的问题。
[0010] 另外，根据现有温度离散方法的温度测量方法即使按温度区间测量温度，但因为 不能确定测量温度的位置，因此具有可能很难确认温度分布状态的问题。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提供，使测量的误差最小化，可以正确地进行测量的二维及三维 气体温度分布测量方法。
[0012] 而且，提供，不受测量空间的限制，在难于进行二维或三维测量的像钢铁厂加热炉 的结构物内，亦能测量气体温度分布的二维及三维气体温度分布测量方法。
[0013] 同时，提供，在测量对象空间内可以正确地确认测量对象气体的温度分布及浓度 分布位置的二维及三维气体温度分布测量方法。
[0014] 为了完成所述目的，根据本发明的二维气体温度分布测量方法，其特征在于，包 含：(a)由控制部对测量对象空间进行二维分割，使得二维分割的空间具有n2个相互等面 积的分割步骤；(b)所述分割的测量对象空间中，在位于发光侧最外围的分割空间（ApA4， A7)的发光点向位于收光测最外围的分割空间（A3，A6，A9)的收光点以1 :n对应发出激光， 在收光部检测吸收信号的步骤；（c)根据所述收光部检测的吸收信号，由控制部以直接吸 收光谱技术演算n2个吸光度面积的步骤；（d)根据所述演算的吸光度面积，由控制部按分 割的测量对象空间的区间，从下面的函数式，
[0015]
【主权项】
1. 一种二维气体温度分布测量方法，其特征在于，包含： (a) 由控制部对测量对象空间进行二维分割，使得二维分割的空间具有η2个相互等面 积的分割步骤； (b) 所述分割的测量对象空间中，在位于发光侧最外围的分割空间（A1, A4, A7)的发光 点向位于收光测最外围的分割空间（A3，A6, A9)的收光点以I : η对应发出激光，在收光部 检测吸收信号的步骤； (c) 根据所述收光部检测的吸收信号，由控制部以直接吸收光谱技术演算η2个吸光度 面积的步骤； (d) 根据所述演算的吸光度面积，由控制部按分割的测量对象空间的区间，从下面的函 数式，
(Asi:按光透射路径的吸光度面积，P :在测量对象空间内的压力，X abs:摩尔分数） 演算激光的η2个第1线强度变化（a ^ S i (Ti)Xi)的步骤；以及 (e) 根据所述第1线强度变化（Bi=S1(Ti)Xi)，和执行（a)步骤到⑷步骤而演算处理 的不同波长频带的第2线强度变化（h= S 2 (Ti)Xi)，由控制部按所述分割的测量对象空间 的区间，从下面的函数式， S1(Ti)ZS2(Ti) = H1Zh1 计算温度，并映射（mapping)成所述测量对象空间的二维温度分布的步骤。
2. 根据权利要求1所述的二维气体温度分布测量方法，其特征在于，还包含： (f) 根据所述映射的二维温度分布，由控制部按所述分割的测量对象空间的区间，计算 测量对象气体的摩尔分数（mole fraction)，并映射成二维浓度分布的步骤。
3. -种三维气体温度分布测量方法，其特征在于，包含： (a'）由控制部对测量对象空间进行三维分割，使得三维分割的空间具有η3个相互等 体积的分割步骤； (b'）所述分割的测量对象空间中，在位于发光侧最外围的分割空间 A12, A19, A2(i，A21)的发光点向位于收光测最外围的分割空间（A7, A8, A9, A16, A17, A18, A25, A26， A27)中相同高度的n个收光点以I : n对应发出激光，在收光部检测吸收信号的步骤； (c'）根据所述收光部检测的吸收信号，由控制部以直接吸收光谱技术演算η3个吸光 度面积的步骤； (d'）根据所述演算的吸光度面积，由控制部按分割的测量对象空间的区间，从下面的 函数式，
(Asi:按光透射路径的吸光度面积，P :在测量对象空间内的压力，X abs:摩尔分数） 演算激光的η3个第1线强度变化（a i= S i (Ti)Xi)的步骤；以及 (e'）根据所述第1线强度变化（?= S JTiUi)，和执行（a'）步骤到（d'）步骤而演 算处理的不同波长频带的第2线强度变化（h= S2(Ti)Xi),由控制部按所述分割的测量对 象空间的区间，从下面的函数式， S1(Ti)Zs2(Ti) = H1Zh1 计算温度，并映射成所述测量对象空间的三维温度分布的步骤。
4.根据权利要求3所述的三维气体温度分布测量方法，其特征在于，还包含： (f'）根据所述映射的三维温度分布，由控制部按所述分割的测量对象空间的区间，计 算测量对象气体的摩尔分数，并映射成三维浓度分布的步骤。
【专利摘要】本发明涉及二维及三维气体温度分布测量方法，其特征在于，对不能进行二维或三维测量的空间内气体的温度及浓度分布，利用二极管激光器仅进行一维测量后，将其映射成二维或三维。由此，不受测量空间的限制，在难于进行二维或三维测量的像钢铁厂加热炉的结构物内，可以容易进行二维或三维气体温度及浓度分布测量。
【IPC分类】G01K11-32, G01J5-10
【公开号】CN104755893
【申请号】CN201480002681
【发明人】李昌烨, 金世元
【申请人】韩国生产技术研究院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年10月6日
【公告号】WO2015060563A1