本文關(guān)鍵詞：基于LED光源的離軸石英增強(qiáng)型光聲光譜的研究與應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石英音叉增強(qiáng)型光聲光譜(QEPAS)技術(shù)是一種新型的光聲光譜檢測技術(shù),通過使用一個具有高品質(zhì)特性的音叉式石英晶振代替?zhèn)鹘y(tǒng)光聲光譜技術(shù)中寬帶麥克風(fēng),使其擁有了動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)小型化的特點。通常QEPAS傳感器配備聲共振管來增強(qiáng)光聲信號,進(jìn)而提高系統(tǒng)的探測靈敏度。共振管一般有兩種配置,一種是共軸配置,一種是離軸配置。共軸配置的光聲光譜分析儀對光束質(zhì)量要求高,通常使用激光器作為光源,因此普遍具有儀器成本高、靈活性差等缺點。本文所研究的基于LED光源的離軸石英增強(qiáng)型光聲光譜(OB-QEPAS)系統(tǒng),具有光路調(diào)節(jié)方便、儀器成本低等優(yōu)點,其探測靈敏度與共軸設(shè)備基本相當(dāng),基于該構(gòu)型的氣體傳感器易于工業(yè)化生產(chǎn)。本課題在系統(tǒng)地研究了離軸石英增強(qiáng)型光聲光譜技術(shù)特性的基礎(chǔ)上,對微型聲學(xué)共振管進(jìn)行了理論和實驗的研究,建立了離軸共振管最佳尺寸的數(shù)學(xué)模型,對離軸的聲學(xué)共振管進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在理論和實驗的基礎(chǔ)上,結(jié)合ARM+Mndows CE軟硬件技術(shù)設(shè)計開發(fā)了測量系統(tǒng)。整個系統(tǒng)按照功能劃分為四個模塊.:①紅外光源發(fā)射系統(tǒng)②光譜測聲模塊③ARM控制系統(tǒng)④數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本文最后搭建了以CO_2為目標(biāo)氣體,以中心波長在4.36μm的MIR-LED為光源的OB-QEPAS系統(tǒng)來檢測系統(tǒng)的靈敏度,并對實驗得到的光聲信號和濃度之間進(jìn)行了最小二乘法的線性擬合和數(shù)據(jù)處理。處理結(jié)果最后得到系統(tǒng)的檢測極限達(dá)到ppm量級,相應(yīng)的歸一化噪聲等效吸收系數(shù)(NNEA)達(dá)到了 10-8量級。實驗表明,基于LED光源的OB-QEPAS技術(shù)是一種精度高、可靠性好的痕量氣體檢測方案,為發(fā)展低成本、操作方便靈敏的痕量氣體檢測提供了一種新的技術(shù)手段。
【關(guān)鍵詞】：OB-QEPAS 共振管 LED光源 ARM 最小二乘法
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN312.8;O433.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 本文的研究背景及意義11-12
• 1.2 光聲光譜技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 光聲光譜檢測技術(shù)的理論17-30
• 2.1 氣體分子紅外吸收原理17-20
• 2.1.1 氣體分子紅外吸收光譜基礎(chǔ)17-18
• 2.1.2 吸收定律18-20
• 2.2 光聲效應(yīng)20-21
• 2.3 氣體光聲光譜檢測原理21-22
• 2.4 QEPAS技術(shù)22-29
• 2.4.1 QEPAS的基本原理22-23
• 2.4.2 石英音叉的基本特性23-26
• 2.4.3 QEPAS特性研究26-27
• 2.4.4 QEPAS特性測試電路及噪聲分析27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 微型聲學(xué)共振管的理論及實驗研究30-42
• 3.1 微型聲學(xué)共振管在QEPAS中的應(yīng)用30-31
• 3.1.1 共軸的共振管配置30-31
• 3.1.2 離軸的共振管配置31
• 3.2 離軸聲學(xué)共振管的優(yōu)化設(shè)計31-40
• 3.2.1 一維聲學(xué)共振管32-33
• 3.2.2 聲學(xué)阻抗33-34
• 3.2.3 聲學(xué)共振管共振頻率的確定34-36
• 3.2.4 末端修正36-37
• 3.2.5 聲學(xué)共振管在OB-QEPAS中的應(yīng)用37-40
• 3.3 共振管與石英音叉的距離特性40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 基于LED光源的OB-QEPAS系統(tǒng)的整體設(shè)計42-53
• 4.1 紅外光源發(fā)射系統(tǒng)43-44
• 4.1.1 以MIR-LED作為單色光源43
• 4.1.2 光源驅(qū)動電路43-44
• 4.2 光譜測聲模塊44-45
• 4.3 ARM控制系統(tǒng)45-48
• 4.3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計45-46
• 4.3.2 RS232接口設(shè)計46-47
• 4.3.3 液晶屏接口設(shè)計47-48
• 4.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)48-52
• 4.4.1 ADC寄存器49
• 4.4.2 ADC驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)49-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 基于LED光源的OB-QEPAS系統(tǒng)在痕量氣體探測中的應(yīng)用53-63
• 5.1 紅外光源的選擇54-55
• 5.2 基于LED光源的OB-QEPAS系統(tǒng)對空氣中CO_2的探測55-58
• 5.3 實驗結(jié)果與討論58-62
• 5.3.1 最小二乘法標(biāo)定59-60
• 5.3.2 CO_2氣體濃度的最小二乘法標(biāo)定60-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果72-73
• 致謝73

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1 凌六一;謝品華;秦敏;胡仁志;鄭尼娜;;差分吸收光譜測量中LED光源恒溫控制的實現(xiàn)[J];大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報;2013年01期

2 顏峻,王素彬,于映;用蒙特卡羅方法模擬LED光源光分布[J];福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年04期

3 蘇亮;尚國慶;吳群勇;肖韶榮;;LED光源譜線寬度測試實驗[J];物理實驗;2014年07期

4 涂小云;陳元生;陳娟;胡章龍;金義欽;徐飛;;不同波段LED光源對毛健夜蛾行為的影響[J];昆蟲學(xué)報;2012年10期

5 甘汝婷;郭震寧;林介本;曾茂進(jìn);楊菲菲;顏穩(wěn)萍;林木川;;遺傳算法在LED光源光譜匹配技術(shù)中的應(yīng)用[J];光子學(xué)報;2014年07期

6 陳文昊;徐志剛;劉曉英;楊楊;王志敏;宋非非;;LED光源對不同品種生菜生長和品質(zhì)的影響[J];西北植物學(xué)報;2011年07期

7 陳祥偉;劉世琦;王越;劉景凱;馮磊;;不同LED光源對烏塌菜生長、光合特性及營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2014年07期

8 凌六一;秦敏;謝品華;胡仁志;方武;江宇;劉建國;劉文清;;基于LED光源的非相干寬帶腔增強(qiáng)吸收光譜技術(shù)探測HONO和NO_2[J];物理學(xué)報;2012年14期

9 楊雅婷;程瑞峰;楊其長;肖平;;LED光源不同R/B處理對甘薯組培苗品質(zhì)及節(jié)能效果的影響[J];中國農(nóng)業(yè)氣象;2010年04期

10 方翔;吳逢鐵;程治明;;非相干單色LED光源對貝塞爾光束形成的影響[J];光學(xué)學(xué)報;2013年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 秦自_7;;從LED光源的興起看見未來燈家具的契機(jī)[A];海峽兩岸第十八屆照明科技與營銷研討會專題報告暨論文集[C];2011年

2 李玲;路國光;代大山;李浩;閻西巧;;LED光源的應(yīng)用發(fā)展及可靠性初探[A];中國電子學(xué)會可靠性分會第十四屆學(xué)術(shù)年會論文選[C];2008年

3 余建華;許文欽;張琦;孔茹斌;陳日廣;龔向東;吳國城;;LED光源的二次光學(xué)設(shè)計[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

4 陳海軍;;LED光源應(yīng)用于道路照明的若干問題探討[A];大功率LED路燈應(yīng)用現(xiàn)狀辯論會論文集[C];2010年

5 徐鵬;;LED光源在酒店照明設(shè)計的應(yīng)用[A];2012（杭州）中國長三角照明科技論壇論文集[C];2012年

6 蔡明誠;;談?wù)勊罢彰髟O(shè)計中的燈光文化與LED光源[A];海峽兩岸第十二屆照明科技與營銷研討會專題報告暨論文集[C];2005年

7 殷高方;張玉鈞;王志剛;肖雪;金丹;趙南京;劉文清;;多波段LED光源藻類分類測量儀熒光測量電路設(shè)計[A];第十五屆全國分子光譜學(xué)術(shù)報告會論文集[C];2008年

8 陳超中;施曉紅;楊樾;李為軍;;探討LED光源光效與LED燈具效能的本質(zhì)[A];海峽兩岸第十八屆照明科技與營銷研討會專題報告暨論文集[C];2011年

9 周士康;王鷹華;程德詩;;LED光源的片狀透鏡設(shè)計方法[A];第十二屆全國LED產(chǎn)業(yè)研討與學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

10 曹欣欣;張婷;;LED光源對PCB油墨革命性的影響[A];2014第十五屆中國輻射固化年會論文集[C];2014年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 記者 彭飛;承接中科院“秘技” 福晶科技新型LED光源前景“光明”[N];上海證券報;2013年

2 胡延輝;廣東省LED光源標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會成立[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2011年

3 上海時代之光照明電器檢測有限公司 施曉紅　陳超中 李為軍 王曄;談?wù)凩ED燈具和LED光源的基本概念(下)[N];消費日報;2012年

4 韓明華邋記者 王懷;全省第一條LED光源路燈雙流造[N];四川日報;2008年

5 本報記者 張丹丹　通訊員 朱敏;LED光源：點亮益陽 點亮信心[N];益陽日報;2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 AL-Zubaidi Ali Hassen Ali;檸檬汁、LED光源和PEG-8000對馬鈴薯植株生長與塊莖形成的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

2 邱崧;基于LED光源的DLP投影系統(tǒng)的研究[D];華東師范大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 毛劍;基于LED光源的DLP微投影顯示光學(xué)引擎的研究[D];電子科技大學(xué);2014年

2 夏麗娜;一種LED光源的3D成像雷達(dá)系統(tǒng)的技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

3 周錦業(yè);基于LED光源的杉木組培快繁技術(shù)研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2013年

4 彭素芬;LED光源對人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞分泌NF-κB、MCP-1、IL-8的影響[D];天津醫(yī)科大學(xué);2016年

5 白恩慧;基于LED光源的離軸石英增強(qiáng)型光聲光譜的研究與應(yīng)用[D];沈陽理工大學(xué);2016年

6 楊娜;基于照明用LED光源的音頻信號傳輸[D];大連工業(yè)大學(xué);2015年

7 王彬;微透鏡陣列在LED光源中的應(yīng)用研究[D];南昌航空大學(xué);2013年

8 吳真琦;基于LED光源的微型投影儀照明系統(tǒng)研究[D];南昌大學(xué);2014年

9 邸秀茹;不同光譜能量分布的LED光源在植物組培中的應(yīng)用[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

10 鮑志聰;基于LED光源的自由曲面照明透鏡的設(shè)計研究[D];清華大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于LED光源的離軸石英增強(qiáng)型光聲光譜的研究與應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：459333