基于NIR-TDLAS的香烟燃烧过程氰化氢测量

• Published in: 大气与环境光学学报 Vol. 19; no. 5; pp. 571 - 579
• Main Authors: 马晋, 段政, 朱宏历, 郭古青, 宫廷, 孙小聪, 李传亮, 邱选兵
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 太原科技大学应用科学学院物理系,山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心,山西太原 030024 2024
• Subjects: cigarette burn; 香烟燃烧; Allan variance; hydrogen cyanide; 氰化氢; 激光吸收光谱; laser absorption spectrum; Allan方差
• ISSN: 1673-6141
• DOI: 10.3969/j.issn.1673-6141.2024.05.006

O433.1; 氰化氢(HCN)是香烟燃烧过程释放的一种重要产物,严重危害人体健康.然而传统的气相色谱法等方法很难实现燃烧过程中HCN的实时测量.本工作采用中心波长为1.53μm的分布式反馈激光器作为光源,结合激光吸收光谱(TDLAS)技术,对香烟燃烧过程中HCN气体的释放规律进行研究.实验系统采用Herriott型多光程池增加激光的有效光程,反射次数达35次,有效光程达17.5 m;同时利用嵌入式系统对原始解调的吸收信号进行采集与滤波,最终根据测得的光谱信号计算得到HCN浓度;此外,还应用波长调制与解调光谱技术提高系统的检测灵敏度与稳定性.校准实验表明,在0.001％～0.01％浓度范围内,HCN的决定系数R2为0.9974.利用该系统对0.002％标准HCN气体进行1000 s的连续监测,Allan方差分析表明,在55 s的积分时间内,系统的理论检测极限达到22×10-9,验证了检测系统的稳定性.为研究不同吸烟条件下香烟HCN的变化规律,实验模拟了100 ml/min到400 ml/min不同的采样流速和17％、22％、30％、40％等氧气氛围下香烟燃烧释放的HCN浓度.结果表明,单位时间内香烟燃烧过程释放的HCN浓度与采样流速和氧气浓度正相关,而整个燃烧过程中释放的HCN总量与氧气浓度负相关.本工作的开展为进一步研究香烟燃烧过程中的HCN的生成机理提供了基础,同时也为在近红外波段实现烟气中HCN以及其他痕量气体的测量提供了一种有效借鉴.