【摘要】：基于空芯光波導(dǎo)氣體池(Hollow waveguide,HWG)和調(diào)諧激光吸收光譜(Tunable laser absorption spectrometry,TLAS)技術(shù)的氣體分析儀具有選擇性好、靈敏度高、防爆性好和響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點(diǎn),因此近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。本文針對(duì)影響此類氣體分析儀檢測(cè)精度的三個(gè)要素進(jìn)行了研究:HWG吸附-脫附特性、信號(hào)通道的非線性響應(yīng)特性及高精度高分辨參考光譜數(shù)據(jù)。本文的主要工作內(nèi)容包括:第一,空心光波導(dǎo)的吸附-脫附特性研究。搭建了用于研究HWG毛細(xì)吸附特性的TLAS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件分別研究了吹掃速度、初始?xì)怏w濃度和溫度對(duì)HWG氣體池吸附-脫附特性的影響。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析和討論。第二,信號(hào)通道非線性特性的測(cè)量及校正�；赥LAS技術(shù),搭建了獲取檢測(cè)器校正曲線的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。保證系統(tǒng)中其他器件不變,通過(guò)更換系統(tǒng)中的檢測(cè)器,分別測(cè)量、分析了光伏型檢測(cè)器和光導(dǎo)型檢測(cè)器的校正曲線。第三,高精度高分辨的參考光譜數(shù)據(jù)測(cè)量及評(píng)價(jià)。首先對(duì)DFB-ICL激光器(中心波長(zhǎng)3337 nm)進(jìn)行了波數(shù)線性化處理,然后利用該激光器構(gòu)建了甲硫醚高精度高分辨光譜數(shù)據(jù)的測(cè)量系統(tǒng)。對(duì)光譜測(cè)量系統(tǒng)在波數(shù)、分辨率和噪聲及光學(xué)條紋等方面的性能進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。獲取了甲硫醚在v1和v8基頻的高精度高分辨吸收光譜數(shù)據(jù)。按照國(guó)際通用的GUM模型對(duì)甲硫醚光譜數(shù)據(jù)的波數(shù)和吸光度進(jìn)行了不確定度評(píng)價(jià)。計(jì)算得到了實(shí)驗(yàn)光譜數(shù)據(jù)的吸收截面并對(duì)其進(jìn)行了不確定度評(píng)價(jià)。對(duì)實(shí)驗(yàn)吸收截面和PNNL數(shù)據(jù)進(jìn)行Voigt線型擬合,定量分析了二者在線寬和積分吸光度方面的差異并分析了引起差異的原因。本文獲得了吹掃速度、初始?xì)怏w濃度和溫度對(duì)HWG吸附-脫附特性影響的若干條定性結(jié)論,相關(guān)結(jié)論對(duì)提高激光氣體分析儀的檢測(cè)精度具有重要的參考意義;獲取了光伏型檢測(cè)器和光導(dǎo)型檢測(cè)器的校正曲線,可用來(lái)校正這兩種檢測(cè)器的非線性響應(yīng)對(duì)激光氣體分析儀檢測(cè)精度的影響;得到了空氣增寬的甲硫醚分子的中紅外高精度高分辨光譜數(shù)據(jù),為環(huán)境中甲硫醚氣體的高精度檢測(cè)提供了更為準(zhǔn)確的依據(jù)。本文研究結(jié)果對(duì)于提高基于HWG和TLAS技術(shù)的氣體分析儀檢測(cè)精度具有重要的支撐作用。
【圖文】：

第 3 章 空心光波導(dǎo)的吸附-脫附特性研究認(rèn)為，吹掃過(guò)程中檢測(cè)到的 NH3的分子總量減去 HWG 中子數(shù)量就是脫附的分子數(shù)量。所以脫附的分子數(shù)量的計(jì)算方0 00= * * *tDesorption N N NA c flowrate dt Vm N（ ）/ 2)中Desorption代表脫附分子數(shù)量，單位 molecules； N 代 HWG 中沖出的 NH3的分子總量；0N 代表 HWG 中原有自；NA是阿伏伽德羅常數(shù)， =6.02*1023，單位 1/mol； flowrate代表流量，單位 sccm（mL/min）；t 代表時(shí)間；=22.4，單位是 L/mol。

-5 NH3初始濃度分別為 16.1 和 101 ppm 時(shí)，，吹掃過(guò)程中 NH3濃度變化 3-5 可以看出，當(dāng) NH3初始濃度為 101 ppm 時(shí)積分區(qū)域明顯 16.1 ppm 時(shí)大得多；初步判斷，在 NH3濃度高的情況下，氣。對(duì)圖示紅色陰影區(qū)域進(jìn)行積分，并按照式（3-2）計(jì)算得到6.1 ppm 和 101 ppm 的情況下脫附的 NH3分子數(shù)量，結(jié)果如表 3-3 不同濃度初始狀態(tài)下，NH3脫附量及脫附量與沖出 HWG 的分子總NH3初始濃度 脫附量/molecules101ppm 1.70*101716.1ppm 1.05*1016 3-3 可知，NH3初始濃度為 16.1 ppm 時(shí)，脫附分子數(shù)量為s；NH3初始濃度為 101 ppm 時(shí)，脫附分子數(shù)量為 1.70*1017m析與討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，NH初始濃度分別為 16.1 ppm 和 101 ppm 時(shí)
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2598177