相关检测方法在粉煤灰碳含量检测中的应用研究 - 数据采集与处理.doc

粉煤灰碳含量检测仪检测算法分析 宋燕燕 周长林 庞学民 代攀 （信息工程大学理学院 电子信息工程系 河南郑州 450001） 摘要：粉煤灰中未燃烧的碳的含量是粉煤灰利用的重要指标。对比研究FFT频域分析法、自相关检测法和基于互相关的虚拟数字锁相放大法三种算法检测粉煤灰中未燃烧的碳含量，结果表明，虚拟数字锁相放大法测量标准粉煤灰的碳含量所得数据更加准确可靠，相对误差和方差均较小，不超过4%，测量碳含量在0.5%—4%的粉煤灰样品时，光声信号电压值随碳含量变化的线性关系更加直观。虚拟数字锁相放大技术能够精确简单快捷地检测出粉煤灰中的碳含量，对于能源节约和环境保护意义重大。 关键词：粉煤灰碳含量，自相关，虚拟数字锁相放大，FFT，DSP 中图分类号：TP216 +. 1 　 文献标识码：A 　 国家标准学科分类代码：460. 403 Detection algorithm analysis on fly ash unburnt carbon detector Song Yanyan，Zhou Changlin，Pang Xueming，Dai pan (Information Engineering University, Institute of Science, Electronic Information Engineering, Zhengzhou,450001,China) Abstract: Unburnt carbon detection in fly ash is the key target in fly ash using. Comparative studied three algorithms, FFT frequency domain analysis, autocorrelation, virtual digital lock-in amplification based on cross-correlation. The results show that the data of using virtual digital lock-in amplification measurement detect standard fly ash carbon content was more accurate and reliable, the deviation and variance were relatively smaller, less than 3%. Measuring the carbon content fly ash sample of 0.5%-4%, photoacoustic signal voltage value vs. carbon content was a more intuitive and clear linear relationship. Virtual digital lock-in amplifier technology can detecting the unburnt carbon content in fly ash accurately, simply and fastly . It’s great significant for energy conservation and environmental protection. Key words: carbon in fly ash; FFT; autocorrelation; virtual digital lock-in amplification; DSP 1　引　言 粉煤灰中未燃烧的碳的含量不仅是燃煤锅炉燃烧效率的主要衡量参数，也是粉煤灰综合利用的主要技术瓶颈，是评定粉煤灰等级的指标之一，并决定着粉煤灰的利用范围，因此如何能够准确检测粉煤灰的碳含量是粉煤灰利用的关键技术，对于能源节约和环境保护都具有十分重要的意义。 传统的检测粉煤灰碳含量的方法有“烧失法”(LOI)[1]和热解重量分析法(TGA)。LOI要求高温环境，存在较大系统误差，无法实现精确测量。TGA检测过程操作复杂，仪器价格昂贵，不易推广使用。 1994年美国爱俄华州立大学的Robert C. Brown提出用光声效应检测粉煤灰碳含量[2-7]的方法。基于光声效应原理设计了一个粉煤灰碳含量检测仪，系统由光声信号产生部分、信号滤波放大部分和DSP信号处理部分三部分组成。硬件电路框图如图1所示。 图1　粉煤灰碳含量检测仪的系统框图 Fig.1　lock diagram of the fly ash unburnt carbon detector 将制备好的粉煤灰样品密封在光声池中，在频率为12.5Hz的红外光照射下产生