本文關(guān)鍵詞：光學(xué)檢測二氧化硫濃度關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來全國性的霧霾天氣，已清楚的向人們展示了環(huán)境污染的嚴(yán)重程度。SO2是空氣中主要污染物之一，也是衡量空氣質(zhì)量的主要參數(shù)。為了有效監(jiān)控和治理SO2污染，急需研制氣體在線檢測設(shè)備。本文結(jié)合光纖傳感技術(shù)，紫外吸收光譜技術(shù)，熒光光譜技術(shù)，雙光路差分技術(shù)及微弱信號檢測技術(shù)設(shè)計了一套用于SO2濃度檢測的測量系統(tǒng)。 首先，從紫外吸收光譜及熒光光譜測量機理著手，建立了SO2的光譜數(shù)據(jù)模型，通過分析SO2氣體的吸收和熒光光譜特性，得到了其在紫外波段的吸收光強與其含量之間的定量關(guān)系，并推導(dǎo)出紫外波段SO2濃度與熒光強度之間的數(shù)學(xué)模型。 其次，，利用雙光路差分檢測技術(shù)有效降低了光源不穩(wěn)定因素帶來的干擾。設(shè)計了可實現(xiàn)吸收光譜法及熒光光譜法對SO2濃度檢測的特殊光路結(jié)構(gòu)，檢測設(shè)備中兩種檢測方法共用同一光源和處理設(shè)備，實現(xiàn)了系統(tǒng)多路復(fù)用。設(shè)計了集I/V轉(zhuǎn)換電路、跟隨電路及差分放大電路于一體的前置放大電路，除法電路及低通濾波電路。 再次，搭建了FPGA的數(shù)據(jù)采集與控制的硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)了對氘燈光源及光電倍增管(PMT)的實時恒溫控制、對測量系統(tǒng)輸出的光電信號進行AD轉(zhuǎn)換和存儲，并通過MATLAB軟件中GUI模塊設(shè)計了檢測系統(tǒng)模型。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)動態(tài)實時顯示并可觀測數(shù)據(jù)處理結(jié)果，同時可以對SO2進行實時監(jiān)控。 最后，提出將經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法(EMD)應(yīng)用到光譜學(xué)檢測中，并將采用的EMD濾波算法與小波降噪方法進行對比。降噪效果評價指標(biāo)表明EMD效果更佳。同時，將處理后的數(shù)據(jù)進行了多組實驗，通過實驗更加有效的驗證了數(shù)據(jù)處理的有效性及檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：SO2 EMD 紫外差分吸收-熒光法 FPGA 微弱信號檢測
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH83
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的目的及意義10
• 1.2 SO_2的來源與危害10-12
• 1.3 SO_2檢測方法概述12-16
• 1.3.1 化學(xué)法12-14
• 1.3.2 儀器法14-16
• 1.4 國內(nèi)外研究進展16-17
• 1.5 課題來源及本文的主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 紫外吸收與熒光法檢測原理18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 吸收光譜技術(shù)原理18-23
• 2.2.1 分子吸收光譜技術(shù)及 SO_2光譜特征18-20
• 2.2.2 光譜吸收基本原理20
• 2.2.3 差分吸收原理20-23
• 2.3 熒光檢測原理23-27
• 2.3.1 熒光產(chǎn)生機理23-24
• 2.3.2 熒光效率與壽命24-26
• 2.3.3 熒光強度與樣品濃度關(guān)系26
• 2.3.4 熒光法測量 SO_2的理論分析26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 SO_2濃度檢測系統(tǒng)設(shè)計28-40
• 3.1 引言28
• 3.2 測量系統(tǒng)的整體設(shè)計28-29
• 3.3 光路系統(tǒng)設(shè)計29-35
• 3.3.1 光源29-32
• 3.3.2 濾光片、透鏡等光學(xué)器件32-33
• 3.3.3 配氣系統(tǒng)及氣室33-35
• 3.4 電路系統(tǒng)設(shè)計35-39
• 3.4.1 光電探測器35-37
• 3.4.2 前置放大電路37-38
• 3.4.3 除法電路與低通濾波電路38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 基于 FPGA 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)設(shè)計40-56
• 4.1 引言40
• 4.2 FPGA 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)總體設(shè)計40-47
• 4.2.1 FPGA 芯片介紹41-42
• 4.2.2 A/D 轉(zhuǎn)換模塊42
• 4.2.3 SDRAM 存儲模塊42-43
• 4.2.4 PWM 溫度控制模塊43-44
• 4.2.5 報警模塊與按鍵模塊44-45
• 4.2.6 LCD 顯示模塊與 RTC 模塊45-47
• 4.3 系統(tǒng) FPGA 內(nèi)部邏輯設(shè)計47-52
• 4.3.1 FPGA 的開發(fā)流程47-48
• 4.3.2 AD 轉(zhuǎn)換模塊控制邏輯設(shè)計48-49
• 4.3.3 SDRAM 模塊控制邏輯設(shè)計49
• 4.3.4 PWM 模塊控制邏輯設(shè)計49-50
• 4.3.5 交互顯示模塊控制邏輯設(shè)計50-51
• 4.3.6 USB 通信模塊控制邏輯設(shè)計51-52
• 4.4 系統(tǒng)界面設(shè)計52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第5章 去噪方法與實驗研究56-70
• 5.1 引言56
• 5.2 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)基本原理及效果驗證56-60
• 5.3 SO_2吸收光譜及熒光譜的 EMD去噪60-65
• 5.4 去噪效果評價65-66
• 5.5 實驗研究66-69
• 5.5.1 光路損耗實驗66-67
• 5.5.2 吸收光譜法測 SO_2定標(biāo)實驗67-68
• 5.5.3 熒光法檢測 SO_2濃度的定標(biāo)實驗68-69
• 5.6 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果76-77
• 致謝77-78
• 作者簡介78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張琳;黃敏;;基于EMD與切片雙譜的軸承故障診斷方法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2010年03期

2 吳保中;錢祖平;趙守俊;;一種改進均方誤差性能的新型魯棒性波束形成算法[J];電波科學(xué)學(xué)報;2009年04期

3 張學(xué)驁;吳昊;張海良;王飛;賈紅輝;;硅光電二極管光譜響應(yīng)度的分析[J];大學(xué)物理實驗;2011年02期

4 崔瑞海，劉怡春;二氧化硫分子的成鍵特性[J];大學(xué)化學(xué);1994年01期

5 熊建文,楊初平,何振江,楊冠玲;多波長紫外熒光二氧化硫檢測實驗研究[J];光電子·激光;2002年08期

6 許飛;周金池;;光譜類分析儀器的主要特點及其發(fā)展現(xiàn)狀[J];光譜實驗室;2012年01期

7 武興建,吳金宏;光電倍增管原理、特性與應(yīng)用[J];國外電子元器件;2001年08期

8 陳九江,張心,鄭杰,邱安平,劉德功,呂國輝,張國生;二氧化硫濃度的雙光路紫外吸收測量法[J];光學(xué)技術(shù);2000年05期

9 周振宇;楊宏宇;龔輝;駱清銘;陸祖宏;;基于希爾伯特-黃變換的近紅外腦功能成像信號分析[J];光學(xué)學(xué)報;2007年02期

10 王玉田;監(jiān)雄;王惠新;嚴(yán)兵;;基于Boxcar濾波器的熒光檢測二氧化硫信號的去噪研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2012年12期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳希軍;基于光譜吸收的瓦斯檢測技術(shù)及實驗研究[D];燕山大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：光學(xué)檢測二氧化硫濃度關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：362537