本文關(guān)鍵詞：基于TDLAS氣體檢測系統(tǒng)中非標(biāo)定波長調(diào)制技術(shù)的研究

  更多相關(guān)文章： 激光光譜學(xué) TDLAS 直接吸收 波長調(diào)制 非標(biāo)定

【摘要】：可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光譜吸收(TDLAS)技術(shù)是氣體濃度、溫度、壓強(qiáng)、流速等參數(shù)測量中的常見方法,隨著穩(wěn)定可靠、窄帶寬、可在室溫下使用的可調(diào)諧激光器的出現(xiàn),TDLAS技術(shù)近年來飛速發(fā)展,在氣體檢測領(lǐng)域應(yīng)用廣泛�；赥DLAS進(jìn)行氣體濃度檢測主要有直接吸收和波長調(diào)制兩種方法。直接吸收方法簡單、無需標(biāo)定,但是在低濃度吸收情況下誤差較大;波長調(diào)制方法通過在低頻信號(hào)上疊加高頻調(diào)制信號(hào),有效抑制了低頻噪聲,系統(tǒng)靈敏度較高。但常用的標(biāo)定方法并不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求,隨著TDLAS技術(shù)的不斷發(fā)展,非標(biāo)定波長調(diào)制方法逐步得到關(guān)注。本文基于非標(biāo)定TDLAS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)甲烷氣體濃度的實(shí)時(shí)檢測,主要研究內(nèi)容如下:首先,以比爾-朗伯定理為基礎(chǔ),介紹氣體吸收譜線的線強(qiáng)度、線型等相關(guān)理論。介紹HITRAN數(shù)據(jù)庫,并通過查詢數(shù)據(jù)庫選定甲烷氣體吸收譜線位置,計(jì)算相關(guān)參數(shù)。研究直接吸收和波長調(diào)制方法的基本理論,利用傅里葉展開得到各次諧波信號(hào),總結(jié)和分析諧波信號(hào)檢測過程中的不確定因素。其次,介紹并建立了基于TDLAS技術(shù)的甲烷氣體檢測系統(tǒng),通過實(shí)驗(yàn)分析調(diào)制參數(shù)對(duì)諧波信號(hào)的影響,并選定合適的調(diào)制參數(shù)。利用直接吸收和波長調(diào)制技術(shù)對(duì)甲烷氣體吸收光譜進(jìn)行測量和濃度計(jì)算。通過實(shí)驗(yàn)和仿真分析溫度對(duì)諧波信號(hào)檢測的影響。之后,給出擬合測量和模擬二次諧波信號(hào)實(shí)現(xiàn)非標(biāo)定波長調(diào)制檢測的方法。利用Matlab對(duì)基于TDLAS的甲烷氣體檢測系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真,提出通過擬合輸入激光強(qiáng)度對(duì)諧波信號(hào)進(jìn)行歸一化,消除激光強(qiáng)度變化對(duì)諧波信號(hào)幅值的影響。分析曲線擬合過程中各自由參量的影響,介紹用于曲線擬合的最小二乘法。最后,利用擬合方法進(jìn)行甲烷氣體濃度檢測實(shí)驗(yàn)并分析了系統(tǒng)性能的影響因素,計(jì)算得到氣體濃度參數(shù),與直接吸收和傳統(tǒng)波長調(diào)制方法得到的結(jié)果十分吻合。
【關(guān)鍵詞】：激光光譜學(xué) TDLAS 直接吸收 波長調(diào)制 非標(biāo)定
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD76;TN247
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題的研究背景與意義10-12
• 1.2 TDLAS技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)16-17
• 第二章 TDLAS氣體檢測系統(tǒng)基本原理17-29
• 2.1 TDLAS氣體檢測基本原理17-21
• 2.1.1 比爾-朗伯定理17-18
• 2.1.2 線強(qiáng)度18
• 2.1.3 線型函數(shù)18-20
• 2.1.4 HITRAN數(shù)據(jù)庫20-21
• 2.2 直接吸收（TDLAS-DAS）21-22
• 2.3 波長調(diào)制（TDLAS-WMS）和諧波檢測22-25
• 2.4 影響二次諧波檢測的不確定性因素25-27
• 2.4.1 影響WMS模型的因素25-26
• 2.4.2 噪聲26-27
• 2.4.2.1 剩余幅度調(diào)制噪聲26
• 2.4.2.2 激光器額外噪聲26
• 2.4.2.3 標(biāo)準(zhǔn)具噪聲26
• 2.4.2.4 背景吸收噪聲26
• 2.4.2.5 探測器噪聲26-27
• 2.4.3 環(huán)境因素27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第三章 TDLAS-DAS和TDLAS-WMS系統(tǒng)研究29-47
• 3.1 基于TDLAS甲烷氣體檢測系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)29-37
• 3.1.1 激光光源30-32
• 3.1.2 氣室32
• 3.1.3 探測器32-33
• 3.1.4 鎖相放大器33-37
• 3.2 調(diào)制參數(shù)選擇37-38
• 3.3 直接吸收38-41
• 3.4 波長調(diào)制實(shí)驗(yàn)41-44
• 3.5 溫度影響實(shí)驗(yàn)44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第四章 非標(biāo)定波長調(diào)制模型47-58
• 4.1 非標(biāo)定波長調(diào)制方案47-49
• 4.2 波長調(diào)制光譜建模49-53
• 4.2.1 光源模塊49-50
• 4.2.2 氣室模塊50-51
• 4.2.3 數(shù)據(jù)檢測和處理模塊51-53
• 4.3 二次諧波信號(hào)歸一化53-55
• 4.4 二次諧波信號(hào)擬合55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 非標(biāo)定波長調(diào)制實(shí)驗(yàn)58-65
• 5.1 非標(biāo)定濃度反演實(shí)驗(yàn)58-62
• 5.2 系統(tǒng)性能分析62-64
• 5.2.1 系統(tǒng)靈敏度62
• 5.2.2 系統(tǒng)分辨率62-63
• 5.2.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性63
• 5.2.4 系統(tǒng)影響因素63-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72

【參考文獻(xiàn)】

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