TDLAS系統(tǒng)中的噪聲抑制研究
發(fā)布時(shí)間:2021-09-27 21:07
氣體檢測在石油化學(xué)工業(yè)、醫(yī)學(xué)、大氣環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要作用。在眾多氣體檢測技術(shù)中,可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技術(shù)以靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)速度快、可實(shí)時(shí)檢測等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。氣體檢測的性能指標(biāo)提升極為重要。影響TDLAS系統(tǒng)性能提升的最重要指標(biāo)之一是檢測極限。檢測極限的改善主要受限于系統(tǒng)噪聲。而干涉條紋噪聲是TDLAS系統(tǒng)最重要的噪聲,抑制干涉條紋的最重要的方法是雙頻調(diào)制法和光程調(diào)制法,目前,仍缺乏系統(tǒng)性的理論研究。論文對采用波長調(diào)制(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)技術(shù)的 TDLAS 系統(tǒng)中的干涉條紋進(jìn)行了深入研究,對目前的幾種干涉條紋抑制方法進(jìn)行理論分析,提出改進(jìn)方法。本文,以甲烷檢測為例,通過理論推導(dǎo),模型仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式開展研究。文章的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.介紹了紅外氣體吸收檢測技術(shù),包括氣體分子光譜吸收理論以及WMS技術(shù)。介紹了檢測系統(tǒng)以及溫度控制。檢測系統(tǒng)包括光電檢測系統(tǒng)和機(jī)械光學(xué)系統(tǒng)。給出了溫度控制對檢測靈敏度...
【文章來源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:151 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
金屬氧化物半導(dǎo)體檢測器常見結(jié)構(gòu)hol
聲光譜技術(shù)??技術(shù)原理圖如圖1.4所示,通過對光調(diào)制,產(chǎn)生與檢測氣體吸收波信號,這種光聲信號被氣體吸收,氣體分子被激發(fā)且經(jīng)過弛豫過程,高,體積膨脹,膨脹產(chǎn)生壓強(qiáng)被麥克風(fēng)檢出,得到氣體濃度[5()]。P種零背景測量技術(shù),當(dāng)沒有光被吸收時(shí),不會有信號產(chǎn)生,因而PA達(dá)到非常高的精度和靈敏度,但是它的缺點(diǎn)是對背景噪聲和振動(dòng)非,它不能連續(xù)測量,需要把待檢測氣體提前充入密閉氣室才能測量,量系統(tǒng)涉及到相對復(fù)雜的光學(xué)、聲學(xué)設(shè)備,它很難被廣泛應(yīng)用[2]。??^?microphone??rp:?A?f「丁丨??1?——j—..―士―——^??laser?beam?^?二?j??—??^.-二 ̄ ̄??
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【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜中干涉條紋的抑制[J]. 郭心騫,邱選兵,季文海,邵李剛,劉淑平,李傳亮,馬維光. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(11)
[2]可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 聶偉,闞瑞峰,楊晨光,陳兵,許振宇,劉文清. 中國激光. 2018(09)
[3]Widely tunable laser frequency offset locking to the atomic resonance line with frequency modulation spectroscopy[J]. 王安琪,孟至欣,馮焱穎. Chinese Optics Letters. 2018(05)
[4]球載TDLAS的對流層CO2濃度廓線探測[J]. 姚路,劉文清,劉建國,闞瑞峰,許振宇,阮俊,袁松. 光譜學(xué)與光譜分析. 2015(10)
[5]L-M非線性擬合的TDLAS氧氣測量研究[J]. 閻杰,翟暢,王曉牛,黃文平. 光譜學(xué)與光譜分析. 2015(06)
[6]基于MATLAB洛倫茲線型非線性擬合算法實(shí)現(xiàn)[J]. 徐秀敏,張玉鈞,何瑩,尤坤,王立明,周毅,高彥偉,劉建國. 大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[7]溫室氣體及碳同位素比值紅外光譜反演精度的影響因素研究[J]. 李相賢,徐亮,高閩光,童晶晶,馮明春,劉建國,劉文清. 物理學(xué)報(bào). 2015(02)
[8]紅外氣體檢測技術(shù)在天然氣安全生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 李黎,王一丁,李樹維. 天然氣工業(yè). 2011(01)
[9]熱導(dǎo)式氣體傳感器工作原理及檢測方法改進(jìn)[J]. 杜彬賢,陳今潤,尹軍. 化學(xué)工程與裝備. 2010(02)
[10]利用熱導(dǎo)檢測器實(shí)時(shí)檢測混合氣體組分含量的方法及裝置[J]. 費(fèi)廣平,李瑞軍,解東來,喬偉艷. 化工進(jìn)展. 2009(12)
博士論文
[1]金屬氧化物半導(dǎo)體化學(xué)傳感器檢測環(huán)境有毒氣體[D]. 田野.北京化工大學(xué) 2018
[2]星載溫室氣體探測IPDA激光雷達(dá)指標(biāo)論證[D]. 馬暉.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[3]地基激光雷達(dá)對臨近空間大氣的探測研究[D]. 鄧潘.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[4]基于傅里葉變換紅外光譜的生物毒性測試方法及咪唑類離子液體毒性作用機(jī)制研究[D]. 胡立新.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所) 2018
[5]基于穩(wěn)定氧化鋯和復(fù)合氧化物敏感電極的全固態(tài)電化學(xué)氣體傳感器研究[D]. 劉方猛.吉林大學(xué) 2017
[6]基于擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的通信信號檢測與識別技術(shù)[D]. 付永明.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[7]基于軟件鎖相的TDLAS光纖混合式氣體傳感關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孟云霞.天津大學(xué) 2015
[8]大氣二氧化碳探測差分吸收激光雷達(dá)技術(shù)研究[D]. 劉豪.中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2015
[9]TDLAS氣體檢測靈敏度增強(qiáng)方法及其在漫反射率測量中的應(yīng)用[D]. 高強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[10]調(diào)諧二極管激光吸收光譜中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 高楠.天津大學(xué) 2012
碩士論文
[1]基于氧化銦的半導(dǎo)體氣體傳感器的制備和研究[D]. 丁夢迪.吉林大學(xué) 2018
[2]基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收譜技術(shù)的甲烷濃度檢測[D]. 李志濤.電子科技大學(xué) 2017
[3]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)溫度補(bǔ)償?shù)男滦蚆EMS瓦斯傳感器研制[D]. 金雷.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
[4]TLAS系統(tǒng)中光學(xué)條紋干擾的機(jī)理、特性及消除方法研究[D]. 熊博.天津大學(xué) 2016
[5]瓦斯傳感器的封裝改進(jìn)與檢測方法研究[D]. 王文娟.中國礦業(yè)大學(xué) 2015
[6]車載激光天然氣泄漏檢測系統(tǒng)應(yīng)用研究[D]. 董曉舟.山東大學(xué) 2014
[7]基于TDLAS的氧氣測量儀器開發(fā)與非線性調(diào)諧研究[D]. 焦萌.天津大學(xué) 2014
本文編號:3410617
【文章來源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:151 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
金屬氧化物半導(dǎo)體檢測器常見結(jié)構(gòu)hol
聲光譜技術(shù)??技術(shù)原理圖如圖1.4所示,通過對光調(diào)制,產(chǎn)生與檢測氣體吸收波信號,這種光聲信號被氣體吸收,氣體分子被激發(fā)且經(jīng)過弛豫過程,高,體積膨脹,膨脹產(chǎn)生壓強(qiáng)被麥克風(fēng)檢出,得到氣體濃度[5()]。P種零背景測量技術(shù),當(dāng)沒有光被吸收時(shí),不會有信號產(chǎn)生,因而PA達(dá)到非常高的精度和靈敏度,但是它的缺點(diǎn)是對背景噪聲和振動(dòng)非,它不能連續(xù)測量,需要把待檢測氣體提前充入密閉氣室才能測量,量系統(tǒng)涉及到相對復(fù)雜的光學(xué)、聲學(xué)設(shè)備,它很難被廣泛應(yīng)用[2]。??^?microphone??rp:?A?f「丁丨??1?——j—..―士―——^??laser?beam?^?二?j??—??^.-二 ̄ ̄??
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【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜中干涉條紋的抑制[J]. 郭心騫,邱選兵,季文海,邵李剛,劉淑平,李傳亮,馬維光. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(11)
[2]可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 聶偉,闞瑞峰,楊晨光,陳兵,許振宇,劉文清. 中國激光. 2018(09)
[3]Widely tunable laser frequency offset locking to the atomic resonance line with frequency modulation spectroscopy[J]. 王安琪,孟至欣,馮焱穎. Chinese Optics Letters. 2018(05)
[4]球載TDLAS的對流層CO2濃度廓線探測[J]. 姚路,劉文清,劉建國,闞瑞峰,許振宇,阮俊,袁松. 光譜學(xué)與光譜分析. 2015(10)
[5]L-M非線性擬合的TDLAS氧氣測量研究[J]. 閻杰,翟暢,王曉牛,黃文平. 光譜學(xué)與光譜分析. 2015(06)
[6]基于MATLAB洛倫茲線型非線性擬合算法實(shí)現(xiàn)[J]. 徐秀敏,張玉鈞,何瑩,尤坤,王立明,周毅,高彥偉,劉建國. 大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[7]溫室氣體及碳同位素比值紅外光譜反演精度的影響因素研究[J]. 李相賢,徐亮,高閩光,童晶晶,馮明春,劉建國,劉文清. 物理學(xué)報(bào). 2015(02)
[8]紅外氣體檢測技術(shù)在天然氣安全生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 李黎,王一丁,李樹維. 天然氣工業(yè). 2011(01)
[9]熱導(dǎo)式氣體傳感器工作原理及檢測方法改進(jìn)[J]. 杜彬賢,陳今潤,尹軍. 化學(xué)工程與裝備. 2010(02)
[10]利用熱導(dǎo)檢測器實(shí)時(shí)檢測混合氣體組分含量的方法及裝置[J]. 費(fèi)廣平,李瑞軍,解東來,喬偉艷. 化工進(jìn)展. 2009(12)
博士論文
[1]金屬氧化物半導(dǎo)體化學(xué)傳感器檢測環(huán)境有毒氣體[D]. 田野.北京化工大學(xué) 2018
[2]星載溫室氣體探測IPDA激光雷達(dá)指標(biāo)論證[D]. 馬暉.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[3]地基激光雷達(dá)對臨近空間大氣的探測研究[D]. 鄧潘.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[4]基于傅里葉變換紅外光譜的生物毒性測試方法及咪唑類離子液體毒性作用機(jī)制研究[D]. 胡立新.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所) 2018
[5]基于穩(wěn)定氧化鋯和復(fù)合氧化物敏感電極的全固態(tài)電化學(xué)氣體傳感器研究[D]. 劉方猛.吉林大學(xué) 2017
[6]基于擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的通信信號檢測與識別技術(shù)[D]. 付永明.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[7]基于軟件鎖相的TDLAS光纖混合式氣體傳感關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孟云霞.天津大學(xué) 2015
[8]大氣二氧化碳探測差分吸收激光雷達(dá)技術(shù)研究[D]. 劉豪.中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2015
[9]TDLAS氣體檢測靈敏度增強(qiáng)方法及其在漫反射率測量中的應(yīng)用[D]. 高強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[10]調(diào)諧二極管激光吸收光譜中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 高楠.天津大學(xué) 2012
碩士論文
[1]基于氧化銦的半導(dǎo)體氣體傳感器的制備和研究[D]. 丁夢迪.吉林大學(xué) 2018
[2]基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收譜技術(shù)的甲烷濃度檢測[D]. 李志濤.電子科技大學(xué) 2017
[3]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)溫度補(bǔ)償?shù)男滦蚆EMS瓦斯傳感器研制[D]. 金雷.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
[4]TLAS系統(tǒng)中光學(xué)條紋干擾的機(jī)理、特性及消除方法研究[D]. 熊博.天津大學(xué) 2016
[5]瓦斯傳感器的封裝改進(jìn)與檢測方法研究[D]. 王文娟.中國礦業(yè)大學(xué) 2015
[6]車載激光天然氣泄漏檢測系統(tǒng)應(yīng)用研究[D]. 董曉舟.山東大學(xué) 2014
[7]基于TDLAS的氧氣測量儀器開發(fā)與非線性調(diào)諧研究[D]. 焦萌.天津大學(xué) 2014
本文編號:3410617
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