二維及三維氣體溫度分布測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及二維及三維氣體溫度分布測量方法，更具體地說，本發明涉及在難于 進行二維或三維測量的像鋼鐵廠加熱爐的結構物內，改善氣體溫度分布測量方法的二維或 三維氣體溫度分布測量方法。
【背景技術】
[0002] 因此，通常在像鋼鐵廠加熱爐的結構物內氣體溫度測量是通過設置在加熱爐內的 溫度測量裝置來實現。
[0003] 這種溫度測量方法的一例揭示在韓國專利公開第10-2005-0095159號（2005年09 月29日公開，以下稱為'專利文獻1'）等。
[0004] 然而，以根據這種現有技術的溫度測量方法，設置溫度測量裝置的位置被限定在 加熱爐的壁體，只能在設置的位置測量溫度，因此具有對加熱爐內部整個氣體的溫度分布 及濃度分布不能進行測量的問題。
[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量方法。
[0006] 可是，現有的利用二極管激光器的溫度測量方法大部分是線積分測量方式，具有 只測量二極管激光器所經過長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測一定空間內的氣體溫度分布，用于減小測量變數 的方法，例如，通過管道內部流過高溫氣體時，由于熱傳導，假定具有管道中心的溫度最高、 管道邊緣的溫度相對低的拋物線形態的溫度分布來實現。其減小測量變數來可以簡化測量 系統，但測量值和實際氣體的溫度分布之間的相差亦然變大，因此測量的誤差變大而具有 無法期待正確測量的問題。
[0009] 另一方面，溫度離散方法是事先預測測量溫度區間，再將其溫度區間任意分割來 減小測量變數，用于簡化測量系統的方法，這可以預測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，必須測量二維各方向上的溫度，因此在像鋼鐵廠加熱爐的結 構物內，具有不能進行二維溫度分布測量的問題。
[0010] 另外，根據現有溫度離散方法的溫度測量方法即使按溫度區間測量溫度，但因為 不能確定測量溫度的位置，因此具有可能很難確認溫度分布狀態的問題。
【發明內容】
[0011] 本發明的目的是提供，使測量的誤差最小化，可以正確地進行測量的二維及三維 氣體溫度分布測量方法。
[0012] 而且，提供，不受測量空間的限制，在難于進行二維或三維測量的像鋼鐵廠加熱爐 的結構物內，亦能測量氣體溫度分布的二維及三維氣體溫度分布測量方法。
[0013] 同時，提供，在測量對象空間內可以正確地確認測量對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量方法。
[0014] 為了完成所述目的，根據本發明的二維氣體溫度分布測量方法，其特征在于，包 含：(a)由控制部對測量對象空間進行二維分割，使得二維分割的空間具有n2個相互等面 積的分割步驟；(b)所述分割的測量對象空間中，在位于發光側最外圍的分割空間（ApA4， A7)的發光點向位于收光測最外圍的分割空間（A3，A6，A9)的收光點以1 :n對應發出激光， 在收光部檢測吸收信號的步驟；（c)根據所述收光部檢測的吸收信號，由控制部以直接吸 收光譜技術演算n2個吸光度面積的步驟；（d)根據所述演算的吸光度面積，由控制部按分 割的測量對象空間的區間，從下面的函數式，
[0015]
【主權項】
1. 一種二維氣體溫度分布測量方法，其特征在于，包含： (a) 由控制部對測量對象空間進行二維分割，使得二維分割的空間具有η2個相互等面 積的分割步驟； (b) 所述分割的測量對象空間中，在位于發光側最外圍的分割空間（A1, A4, A7)的發光 點向位于收光測最外圍的分割空間（A3，A6, A9)的收光點以I : η對應發出激光，在收光部 檢測吸收信號的步驟； (c) 根據所述收光部檢測的吸收信號，由控制部以直接吸收光譜技術演算η2個吸光度 面積的步驟； (d) 根據所述演算的吸光度面積，由控制部按分割的測量對象空間的區間，從下面的函 數式，
(Asi:按光透射路徑的吸光度面積，P :在測量對象空間內的壓力，X abs:摩爾分數） 演算激光的η2個第1線強度變化（a ^ S i (Ti)Xi)的步驟；以及 (e) 根據所述第1線強度變化（Bi=S1(Ti)Xi)，和執行（a)步驟到⑷步驟而演算處理 的不同波長頻帶的第2線強度變化（h= S 2 (Ti)Xi)，由控制部按所述分割的測量對象空間 的區間，從下面的函數式， S1(Ti)ZS2(Ti) = H1Zh1 計算溫度，并映射（mapping)成所述測量對象空間的二維溫度分布的步驟。
2. 根據權利要求1所述的二維氣體溫度分布測量方法，其特征在于，還包含： (f) 根據所述映射的二維溫度分布，由控制部按所述分割的測量對象空間的區間，計算 測量對象氣體的摩爾分數（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量方法，其特征在于，包含： (a'）由控制部對測量對象空間進行三維分割，使得三維分割的空間具有η3個相互等 體積的分割步驟； (b'）所述分割的測量對象空間中，在位于發光側最外圍的分割空間 A12, A19, A2(i，A21)的發光點向位于收光測最外圍的分割空間（A7, A8, A9, A16, A17, A18, A25, A26， A27)中相同高度的n個收光點以I : n對應發出激光，在收光部檢測吸收信號的步驟； (c'）根據所述收光部檢測的吸收信號，由控制部以直接吸收光譜技術演算η3個吸光 度面積的步驟； (d'）根據所述演算的吸光度面積，由控制部按分割的測量對象空間的區間，從下面的 函數式，
(Asi:按光透射路徑的吸光度面積，P :在測量對象空間內的壓力，X abs:摩爾分數） 演算激光的η3個第1線強度變化（a i= S i (Ti)Xi)的步驟；以及 (e'）根據所述第1線強度變化（?= S JTiUi)，和執行（a'）步驟到（d'）步驟而演 算處理的不同波長頻帶的第2線強度變化（h= S2(Ti)Xi),由控制部按所述分割的測量對 象空間的區間，從下面的函數式， S1(Ti)Zs2(Ti) = H1Zh1 計算溫度，并映射成所述測量對象空間的三維溫度分布的步驟。
4.根據權利要求3所述的三維氣體溫度分布測量方法，其特征在于，還包含： (f'）根據所述映射的三維溫度分布，由控制部按所述分割的測量對象空間的區間，計 算測量對象氣體的摩爾分數，并映射成三維濃度分布的步驟。
【專利摘要】本發明涉及二維及三維氣體溫度分布測量方法，其特征在于，對不能進行二維或三維測量的空間內氣體的溫度及濃度分布，利用二極管激光器僅進行一維測量后，將其映射成二維或三維。由此，不受測量空間的限制，在難于進行二維或三維測量的像鋼鐵廠加熱爐的結構物內，可以容易進行二維或三維氣體溫度及濃度分布測量。
【IPC分類】G01K11-32, G01J5-10
【公開號】CN104755893
【申請號】CN201480002681
【發明人】李昌燁, 金世元
【申請人】韓國生產技術研究院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年10月6日
【公告號】WO2015060563A1