隨著環(huán)境保護(hù)越來越受關(guān)注,氣體成分監(jiān)測工作已大力發(fā)展,如何設(shè)計有效的氣體成分檢測方法是聲學(xué)氣體研究的熱點問題。目前已有的基于聲弛豫信息的氣體探測方法主要是在已知氣體種類情況下定量分析氣體組分,少數(shù)能夠定性分析氣體的方法的操作復(fù)雜度大,如基于有效比熱容的方法需要測量氣體密度等,不能滿足實時需求。故設(shè)計一種實時高效的氣體定性盲探測（未知氣體信息情況下定性探測）的方法具有重要意義。本課題首先從理論研究方面,驗證聲速頻散強(qiáng)度的可疊加性,并對2N+1個聲速值重建N個聲速頻散強(qiáng)度的表達(dá)式進(jìn)行修正,使其擴(kuò)展至全頻率范圍。且根據(jù)已有的基于有效比熱容的氣體成分探測方法,提出基于聲速頻散強(qiáng)度隨溫度變化率的氣體探測方法,將原本需要測量氣體密度、壓強(qiáng)以及固定頻率點處的聲速聲吸收參數(shù)減少至僅測量固定頻率點處的聲速值,降低工作量與測量誤差,提高實時性。同時,證明弛豫吸收系數(shù)也能進(jìn)行分解疊加,實現(xiàn)2N個固定頻率點處的弛豫吸收值恢復(fù)N個弛豫過程的弛豫吸收系數(shù)譜線,通過恢復(fù)的N個弛豫吸收系數(shù)強(qiáng)度隨溫度變化率識別氣體成分。此外在實際應(yīng)用方面,基于上述成果,本文提出一種廣譜氣體傳感方法的理論設(shè)計思路。該傳感方法只需要測量2... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

本論文主要研究內(nèi)容具體研究內(nèi)容如下：1)基于氣體分子在聲傳播過程中的微觀弛豫過程，分別推導(dǎo)驗證了復(fù)合弛豫過程

圖 2.1 100%Cl2在溫度 T=303 K 下的理論聲速譜線氣體中的聲吸收現(xiàn)象想氣體中的聲吸收現(xiàn)象，首先，將公式(2.20)中αrλ改寫成如αrλ= A2+1-A, A=x2ω +y2ω +Rx ωRy ω+1-x 的函數(shù)特性，可推出αrλ隨 A 單調(diào)遞減，當(dāng)且僅當(dāng) A 最→0 時，x ω =CV∞+CVvib，y ω =0，故 A→∞，αrλ→0。當(dāng)ωτ→頻率非常小或非常大時，弛豫吸收均接近于 0。求導(dǎo)求解 A ，得到唯一的極小值即為最小值：ωm=1τCV∞+CVvibCV∞+CVvib+RCV∞CV∞+R

圖 2.2 在溫度 T=303 K 時 100%Cl2的理論聲弛豫吸收譜線譜信息的氣體探測方法發(fā)展理論在正向分析上的發(fā)展進(jìn)程是從微觀分子發(fā)展至半宏觀聲譜。這也支撐著反向探測方面將探測氣體的方法持續(xù)進(jìn)行參數(shù)，到測量兩個參數(shù)，從恢復(fù)整條聲譜到僅需一個特征點的氣體探測方法發(fā)展過程中，陸續(xù)出現(xiàn)了幾種有效方法：P量的聲弛豫譜（QuantitativeAcoustic Relaxation Spectroscopy法；胡軼[22]提出了一種利用聲吸收峰值點而不是整條譜線檢彩云[84]提出根據(jù)不同的氣體濃度和環(huán)境溫度來創(chuàng)建聲速拐點性和定量分析方法。這些成果持續(xù)推動著聲學(xué)氣體探測的實的研究起到了先導(dǎo)作用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于激光吸收光譜多點瓦斯監(jiān)測技術(shù)的研究[J]. 何瑩,張玉鈞,劉建國,闞瑞峰,陳玖英,夏慧,王敏.  大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報. 2008(02)
[4]基于光譜吸收原理的光纖甲烷傳感器檢測方法研究[J]. 賀玉凱,王汝琳,張麗,王建,吳久晏.  工礦自動化. 2006(05)
[5]基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜的瓦斯監(jiān)測方法研究[J]. 陳東,劉文清,闞瑞峰,王敏,張玉鈞,劉建國.  光學(xué)技術(shù). 2006(04)

博士論文
[1]基于聲傳播譜的氣體傳感技術(shù)理論研究[D]. 張克聲.華中科技大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于聲速譜的氣體成分傳感理論研究[D]. 李彩云.華中科技大學(xué) 2018
[2]基于光譜吸收法的瓦斯檢測技術(shù)的研究[D]. 裴寧.長春理工大學(xué) 2010
[3]基于近紅外吸收原理的甲烷濃度檢測研究[D]. 管立君.燕山大學(xué) 2008
[4]基于超聲技術(shù)的氣體濃度檢測儀設(shè)計[D]. 江福椿.河海大學(xué) 2005



本文編號：3581575