烟气分析算法的优化设计

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1、密级公开工程硕士学位论文烟气分析算法的优化设计刘晓娟指导教师苏小会副教授孟涛高级工程师申请学位级别工程硕士工程领域名称计算机技术２０１８年５月３日烟气分析算法的优化设计学科：计算机技术研究生签字：指导教师签字：企业导师签字：摘要随着现代化进程的不断推进，工业生产造成的污染越来越严重，急需要一种能够实时监测工业废气、烟气中各种成分及含量的便携式精确测量仪器。目前市面上存在着许多类型的烟气检测方法，工业和生活中，常见的烟气检测设备一般是以电化学原理为基础或者以光谱分析技术为基础的，其中以差分吸收原理为基础的系统占据了多数。然而这些正在应用

2、中的设备和系统或多或少的存在着一些缺陷，比如采用电化学原理设计的设备容易出现电池老化或者失效、零点漂移而无法进行准确测量。差分吸收光谱方法不能精准的分离出NO和NO2的含量，以及在低信噪比情况下，测量误差较大，测量精度不高。本论文针对传统差分吸收算法在短光程、低浓度下测量精度不高进行改进，采用蚁群算法进行全局波长选择，提高气体测量精度。在分析实验所测数据基础上，结合基本理论，设计了一套完整又简单的光谱分析方法，并对其进行了验证。通过非线性拟合实验得到的测量数据，减小了实际烟气检测中朗伯比尔定律非线性产生的误差。利用气体的特征吸收波长和有限的循环迭代，能将不同气体从混

3、合气体中逐步的分离出来。而且通过做了大量的针对性实验，验证了算法的合理性。结合算法，设计了小型化结构的紫外烟气分析系统，达到了能够同时检测出烟气中多种有害气体的要求，并使最后的测量误差在3%以内，为未来该类检测仪器的推广生产提供了基础。关键词：烟气分析；差分吸收光谱法；蚁群算法；循环迭代；算法优化OptimizationDesignofFlueGasAnalysisAlgorithmDiscipline:ComputerTechnologyStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractWiththeprogressofmo

4、dernization,thepollutioncausedbyindustrialproductionisgettingmoreandmoreserious.Thereisanurgentneedforaportableandaccuratemeasuringinstrumentcapableofreal-timemonitoringofvariouscomponentsandcontentsofindustrialwastegasandfluegas.Therearemanytypesoffluegasdetectionmethodscurrentlyavail

5、ableinthemarket.Commonindustrialfluegasdetectiondevicesaregenerallybasedonelectrochemicalprinciplesorbasedonspectroscopicanalysis.Amongthem,thesystembasedondifferentialabsorptionprincipleTakeupthemajority.However,thedevicesandsystemsinusearemoreorlessflawed.Forexample,devicesdesignedwi

6、thelectrochemicalprinciplesarepronetobatteryagingorfailure,zerodriftandinabilitytoaccuratelymeasure.DifferentialabsorptionspectroscopycannotaccuratelyseparatethecontentofNOandNO2,andinthecaseoflowsignal-to-noiseratio,themeasurementerrorislarge,andtheaccuracyisnothigh.Inthispaper,thetra

7、ditionaldifferentialabsorptionalgorithmisimprovedintheshortopticalpathandthemeasurementaccuracyislowatlowconcentration.Theantcolonyalgorithmisusedtoselecttheglobalwavelengthtoimprovethegasmeasurementaccuracy.Basedontheanalysisofexperimentaldataandcombinedwiththebasictheory,acompletea