隨著近年來科技迅速發(fā)展,眾多領(lǐng)域?qū)Ω哽`敏度氣體探測系統(tǒng)的需求越來越強(qiáng),如能源開采、電力、大氣環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)廢氣排放以及醫(yī)療等領(lǐng)域。光聲光譜技術(shù)是近年來逐漸發(fā)展起來的一種靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、檢測范圍寬的氣體探測技術(shù)。本文研究了長光程結(jié)構(gòu)與共振光聲池結(jié)合的光聲光譜系統(tǒng),并獲得較好的探測能力。根據(jù)光聲光譜技術(shù)理論,分析了共振式光聲池內(nèi)光聲信號的發(fā)生過程,通過研究多種因素對光聲池特性的影響,設(shè)計了一階縱向共振光聲池,搭建了共振式光聲光譜系統(tǒng)。為了進(jìn)一步提升探測能力,提出了兩種光程增長的方案,分別為基于角錐鏡的雙光程結(jié)構(gòu)和基于Herriott反射池技術(shù)的長光程結(jié)構(gòu),并設(shè)計了一組Herriott反射鏡。此外,基于Labview設(shè)計了上位機(jī)軟件,實現(xiàn)了信號采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示等功能。以氨氣為研究對象,利用HITRAN數(shù)據(jù)庫分析了干擾氣體對氨氣的交叉影響,確定氨氣吸收譜線位置在1531.6nm。通過實驗研究光聲池的關(guān)鍵參數(shù)和光源調(diào)諧較優(yōu)參數(shù),確定了系統(tǒng)較優(yōu)的工作條件。在實驗平臺上,通過進(jìn)行氨氣濃度梯度測量實驗,研究雙光程光聲光譜系統(tǒng)和長光程光聲光譜系統(tǒng)的響應(yīng)特性。其中,雙光程光聲光譜系統(tǒng)在... 

【文章來源】：鄭州輕工業(yè)大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

諧振腔的柱坐標(biāo)系將波動方程帶入柱坐標(biāo)系，得到：

表 2-1 αmn的部分值m n 0 1 20 0 1.22 2.2331 0.586 1.697 2.7172 0.972 2.135 3.173此時，簡正模式和簡正角頻率可以表示為： cossinsinmnj mqp r m J r zR L （2-182 22 2 mnj r zqv k k vR L （2-19因此簡正頻率為2 22 2jmnjv qfR L ，q、m、n 分別是縱向、角向徑向共振模式的階數(shù)，這三類共振模式分別如圖 2-3 所示。

(a) 奇次諧波信號 (b) 偶次諧波信號圖 2-4 諧波信號2.4 本章小結(jié)本章節(jié)根據(jù)光聲光譜技術(shù)的發(fā)生原理，分析了影響分子紅外吸收強(qiáng)度的主要因素，即光源輸出功率和分子吸收光程，從而提出了通過增加光程來提高光聲轉(zhuǎn)換功率的方法。其次，根據(jù)光聲池中光聲效應(yīng)發(fā)生過程，分析了其內(nèi)部聲壓的產(chǎn)生情況。此外，針對光聲光譜系統(tǒng)所提取光聲信號中的噪聲成分，分析了噪聲來源于抑制方式，采用波長調(diào)制技術(shù)消除光聲信號中的相關(guān)噪聲，采用鎖相放大器的互相關(guān)檢測抑制光聲信號中的非相關(guān)噪聲，并提取光聲信號的諧波分量，通過對比分析光聲信號各次奇次諧波信號和偶次諧波信號的形狀和變化規(guī)律，本文采用具備最大的幅度和信噪比的光聲二次諧波信號分析系統(tǒng)特性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[6]基于共振光聲光譜的變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測原理及方法[D]. 云玉新.重慶大學(xué) 2008

碩士論文
[1]微量氣體超高靈敏度四極質(zhì)譜檢測分析[D]. 代彥偉.東南大學(xué) 2016
[2]波長調(diào)制光聲檢測系統(tǒng)的光聲池優(yōu)化設(shè)計[D]. 金秦.大連理工大學(xué) 2016
[3]基于TDLAS技術(shù)的甲烷濃度實時監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D]. 潘紅帥.中國礦業(yè)大學(xué) 2015
[4]一階縱向光聲池及多組分氣體光聲光譜檢測特性研究[D]. 劉冰潔.重慶大學(xué) 2011



本文編號：3092412