【摘要】：基于空芯光波導氣體池(Hollow waveguide,HWG)和調諧激光吸收光譜(Tunable laser absorption spectrometry,TLAS)技術的氣體分析儀具有選擇性好、靈敏度高、防爆性好和響應速度快等諸多優(yōu)點,因此近年來受到國內外的廣泛重視。本文針對影響此類氣體分析儀檢測精度的三個要素進行了研究:HWG吸附-脫附特性、信號通道的非線性響應特性及高精度高分辨參考光譜數(shù)據(jù)。本文的主要工作內容包括:第一,空心光波導的吸附-脫附特性研究。搭建了用于研究HWG毛細吸附特性的TLAS實驗系統(tǒng),通過改變實驗條件分別研究了吹掃速度、初始氣體濃度和溫度對HWG氣體池吸附-脫附特性的影響。對實驗數(shù)據(jù)進行處理,并對實驗結果進行了分析和討論。第二,信號通道非線性特性的測量及校正�；赥LAS技術,搭建了獲取檢測器校正曲線的實驗系統(tǒng)。保證系統(tǒng)中其他器件不變,通過更換系統(tǒng)中的檢測器,分別測量、分析了光伏型檢測器和光導型檢測器的校正曲線。第三,高精度高分辨的參考光譜數(shù)據(jù)測量及評價。首先對DFB-ICL激光器(中心波長3337 nm)進行了波數(shù)線性化處理,然后利用該激光器構建了甲硫醚高精度高分辨光譜數(shù)據(jù)的測量系統(tǒng)。對光譜測量系統(tǒng)在波數(shù)、分辨率和噪聲及光學條紋等方面的性能進行了分析和評價。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)。按照國際通用的GUM模型對甲硫醚光譜數(shù)據(jù)的波數(shù)和吸光度進行了不確定度評價。計算得到了實驗光譜數(shù)據(jù)的吸收截面并對其進行了不確定度評價。對實驗吸收截面和PNNL數(shù)據(jù)進行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、初始氣體濃度和溫度對HWG吸附-脫附特性影響的若干條定性結論,相關結論對提高激光氣體分析儀的檢測精度具有重要的參考意義;獲取了光伏型檢測器和光導型檢測器的校正曲線,可用來校正這兩種檢測器的非線性響應對激光氣體分析儀檢測精度的影響;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提供了更為準確的依據(jù)。本文研究結果對于提高基于HWG和TLAS技術的氣體分析儀檢測精度具有重要的支撐作用。
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第 3 章 空心光波導的吸附-脫附特性研究認為，吹掃過程中檢測到的 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 代表時間；=22.4，單位是 L/mol。

-5 NH3初始濃度分別為 16.1 和 101 ppm 時，，吹掃過程中 NH3濃度變化 3-5 可以看出，當 NH3初始濃度為 101 ppm 時積分區(qū)域明顯 16.1 ppm 時大得多；初步判斷，在 NH3濃度高的情況下，氣。對圖示紅色陰影區(qū)域進行積分，并按照式（3-2）計算得到6.1 ppm 和 101 ppm 的情況下脫附的 NH3分子數(shù)量，結果如表 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，脫附分子數(shù)量為s；NH3初始濃度為 101 ppm 時，脫附分子數(shù)量為 1.70*1017m析與討論實驗結果可知，NH初始濃度分別為 16.1 ppm 和 101 ppm 時
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH74

【參考文獻】

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1 龐濤;夏滑;吳邊;張志榮;王煜;崔小娟;董鳳忠;;TDLAS氧氣檢測系統(tǒng)設計及背景噪聲在線消除[J];光電子·激光;2015年03期

2 邵高聳;盧林剛;張義鐸;;膦酸鈦多孔材料對氨氣的靜態(tài)吸附性能[J];消防科學與技術;2014年02期

3 張銳;趙學s

本文編號：2598177