基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115656139A(43)申请公布日2023.01.31(21)申请号202211342549.X(22)申请日2022.10.31(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人蔡骁苏利民王金华孟祥瑾黄佐华(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215专利代理师段俊涛(51)Int.Cl.G01N21/65(2006.01)G01N21/01(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统(57)摘要一种基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的定量测量系统，包括信号激发部分和信号接收部分；信号激发部分，Nd:YAG激光器发出的激光经球面透镜一将光路偏析，通过超临界水蒸煤反应区并激发拉曼信号；激光通过球面透镜二被平面反射镜反射；反射光经球面透镜二通过超临界水蒸煤反应区再次激发拉曼信号，激光通过球面透镜一再次被平面镜反射；由此使多束激光同时穿过反应器的同一位置，以增强拉曼信号；信号接收部分，凹面反射镜收集反应器一侧的拉曼信号并反射至另一侧，反射信号传递到光谱仪内部，由ICCD相机拍下，从而获得超临界水蒸煤反应的拉曼光谱信息。本发明可对高温高压超临界水蒸煤汽化反应过程中的主要组分进行定量测量。CN115656139ACN115656139A权利要求书1/2页1.基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统，其特征在于，包括信号激发部分和信号接收部分；所述信号激发部分包括Nd:YAG激光器(1)、球面透镜一(5)、球面透镜二(6)和若干平面反射镜；球面透镜一(5)和球面透镜二(6)分别位于超临界反应器(11)的两侧；Nd:YAG激光器(1)发出的激光经球面透镜一(5)将光路偏析以通过超临界反应器(11)中的超临界水蒸煤反应区并激发拉曼信号；激光再通过球面透镜二(6)并被平面反射镜反射；反射光经球面透镜二(6)将光路偏析以通过所述超临界水蒸煤反应区并再次激发拉曼信号，激光再通过球面透镜一(5)并再次被平面镜反射返回；由此使多束激光同时穿过超临界反应器(11)上的同一位置，以增强拉曼信号；所述信号接收部分包括凹面反射镜(12)、光谱仪(17)和ICCD相机(18)；所述凹面反射镜(12)与光谱仪(17)分别位于超临界反应器(11)的两侧，且不位于激光光路，所述凹面反射镜(12)收集超临界反应器(11)一侧的拉曼信号并反射至另一侧，反射信号传递到光谱仪(17)内部，由ICCD相机(18)拍下，从而获得超临界水蒸煤反应的拉曼光谱信息。2.根据权利要求1所述基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统，其特征在于，所述平面反射镜包括平面反射镜一(2)、平面反射镜二(3)、平面反射镜三(7)、平面反射镜四(8)、平面反射镜五(9)和平面反射镜六(10)，所述平面反射镜一(2)和平面反射镜二(3)用于将所述Nd:YAG激光器(1)发出的激光调转180°并引出；所述平面反射镜三(7)和平面反射镜四(8)用于将通过球面透镜二(6)的激光调转180°；所述平面反射镜三(7)和平面反射镜四(8)用于将通过球面透镜一(5)的激光调转180°。3.根据权利要求2所述基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统，其特征在于，所述Nd:YAG激光器(1)发出532nm波长激光，各所述平面反射镜为波长532nm，入射角45°的紫外熔石英反射镜。4.根据权利要求1或2或3所述基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统，其特征在于，所述信号激发部分还包括旋转半波片装置(4)，激光在入射球面透镜一(5)之前通过所述旋转半波片装置(4)获得具有不同偏振特性的激发光。5.根据权利要求4所述基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统，其特征在于，所述旋转半波片装置(4)为装有0级半波片的旋转装置，其旋转速度为430°/S，从而获得具有一定周期性的不同偏振方向的激发光。6.根据权利要求1所述基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统，其特征在于，所述球面透镜一(5)和球面透镜二(6)的参数相同，对称布置于所述超临界反应器(11)的两侧，使光路以超临界反应器(11)为中心对称分布。7.根据权利要求1所述基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统，其特征在于，所述信号接收部分还包括消色差透镜一(13)和消色差透镜二(14)，所述消色差透镜一(13)和消色差透镜二(14)布置于超临界反应器(11)相对于凹面反射镜(12)的另一侧，用于聚集拉曼信号并消除色差影响。8.根据权利要求1或7所述基