【摘要】：環(huán)境污染問(wèn)題在近些年越來(lái)越引起全世界的廣泛關(guān)注,在各種環(huán)境污染中大氣污染尤為突出。隨著當(dāng)前社會(huì)各領(lǐng)域的高速發(fā)展,大氣中的各類(lèi)有毒有害氣體的種類(lèi)及含量日益增多。為了有效的預(yù)防、控制及治理各種大氣的污染源頭,如何精準(zhǔn)的檢測(cè)出各種大氣污染物的含量成為了非常重要且急迫的問(wèn)題。本文利用了差分吸收光譜法的相關(guān)理論和技術(shù),根據(jù)大氣中硫化物和氮化物在紫外波段范圍內(nèi)對(duì)光譜分子的吸收特性,以及對(duì)應(yīng)的理論和算法,設(shè)計(jì)了大氣質(zhì)量在線連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),用于檢測(cè)和測(cè)量各類(lèi)污染氣體濃度,以便更好地監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)過(guò)程和環(huán)境的污染變化情況。本文介紹了非色散紅外氣體檢測(cè)法、分光光度法、可調(diào)諧二極管激光光譜學(xué)、光聲光譜等各類(lèi)氣體檢測(cè)技術(shù)。介紹了各種技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)及其前沿發(fā)展動(dòng)態(tài),依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),我們還對(duì)不同的技術(shù)性能進(jìn)行了比較,并且從中得出一些結(jié)論。并對(duì)基于紫外差分吸收光譜技術(shù)的氣體分析儀的原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)的探討。本文比較了不同原理的各種監(jiān)測(cè)方法,結(jié)合實(shí)際情況提出了基于差分吸收光譜分析法來(lái)測(cè)量氣體組分及其濃度的方案,同時(shí)給出一種基于全光譜煙氣檢測(cè)分析系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案,同時(shí)對(duì)其基本原理進(jìn)行了重點(diǎn)介紹,詳細(xì)介紹了各系統(tǒng)的各個(gè)模塊,并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試以驗(yàn)證是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)格要求。本系統(tǒng)對(duì)硬件、軟件、結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)做了性能優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了快速、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集;在算法上對(duì)Lambert-Beer定律進(jìn)行了優(yōu)化,消除了Rayleigh散射和Mie散射對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,實(shí)現(xiàn)了精確、快速、實(shí)時(shí)地檢測(cè)污染氣體的成分組成及其濃度的目的。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X831
【圖文】：

ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋／邋｜ｉｍ逡逑圖１．１五種常見(jiàn)氣體在中紅外區(qū)的吸收光譜（來(lái)自ＰＮＮＬ數(shù)據(jù)）逡逑在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓中，單一氣體具有一個(gè)洛倫茲力，對(duì)應(yīng)的公式為：逡逑ａ邋＝邋ｃｍ0，Ｓ—ＴＴｒ（１－４）逡逑ｎ｛ｙ邋＋（ｖ－ｖ０））逡逑上式中：逡逑Ｃｍｄ代表的是一個(gè)單位體積ｃｒｒｆ３中的氣體濃度；逡逑Ｓ代表的是譜線強(qiáng)度；逡逑／代表的是譜線半寬半峰（ＨＷＨＭ，ｃｉｒｆ１）；其他參數(shù)同上逡逑下圖３代表標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，在波長(zhǎng)１．６５１ｐｍ處甲烷的吸收譜線。在不同的壓逡逑力下，譜線寬度會(huì)有所變化，用分辨率較高的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量時(shí)這種現(xiàn)象尤為逡逑明顯。除上述影響因素之外，線寬也會(huì)受到氣體背景基質(zhì)等因素的影響。上述兩逡逑種影響因素也被稱(chēng)之為“自我擴(kuò)大”系數(shù)和“空氣加寬”系數(shù)，例如，Ｈｉｔｒａｎ數(shù)逡逑據(jù)庫(kù)中含有譜線的半值寬度，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，半值寬度是溫度和壓力的函數(shù)。逡逑某一氣體在相同壓力，相同溫度和氣體分壓下，／可通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算：逡逑

圖１．３甲烷在１．６５１處的吸收譜線（來(lái)自Ｈｉｔｒａｎ數(shù)據(jù)庫(kù)）逡逑以帶寬為測(cè)量特征的方法包含非色散紅外氣體傳感法、關(guān)聯(lián)能譜法以及可調(diào)逡逑諧二極管激光吸收光譜法等。逡逑當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的氣體分析儀所應(yīng)用的原理為電化學(xué)分析法以及光譜分逡逑析法。逡逑１．３本文的主要研究?jī)?nèi)容及意義逡逑結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用最普遍的氣體檢測(cè)儀對(duì)各類(lèi)方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，提出了一逡逑種新的方法。根據(jù)大氣中硫化物以及氮化物在光譜分析的吸收特性上的不同，采逡逑取持續(xù)性光源及吸收光譜原理來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量大氣中的污染物成分及其濃度。在這個(gè)逡逑前提下，筆者研發(fā)出一種持續(xù)性的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠完成對(duì)氣體濃度精確高效的測(cè)逡逑定，可以達(dá)到日常工廠的使用需求［１９］。逡逑本篇論文的章節(jié)安排為：逡逑第一章介紹了本篇文章的選題背景及研宄意義，隨后介紹了常規(guī)氣體的檢測(cè)逡逑原理。結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀對(duì)氣體檢測(cè)儀的發(fā)展歷程進(jìn)行了樹(shù)立和介紹，同時(shí)描逡逑述了集中具有代表性的檢測(cè)儀的優(yōu)缺點(diǎn)。最后介紹了本人所做的主要工作以及本逡逑

和其他燈泡相比，標(biāo)準(zhǔn)微型燈泡不能夠使波長(zhǎng)大于５ｐｎｉ的光線有效地投射，逡逑所以，如果氣體具有比較長(zhǎng)的吸收波長(zhǎng)，往往需要運(yùn)用封裝替代來(lái)實(shí)現(xiàn)。ＴＯ管逡逑殼一般情況下會(huì)封裝新興技術(shù)光源，圖２．３詳細(xì)地展示了邋ＴＯ封裝的二極管激光器。逡逑關(guān)于ＴＯ封裝，主要是指一個(gè)將電信號(hào)管座傳遞到封裝原件，同時(shí)，還存在保證逡逑１２逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2779147