作為一種新型的清潔能源,天然氣水合物得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注,為了加快對能源戰(zhàn)略的布局,我國在上世紀(jì)末正式啟動了天然氣水合物的資源勘查。隨著我國對南海天然氣水合物的成功試開采,當(dāng)前天然氣水合物的勘查發(fā)展到了一個新的階段。針對現(xiàn)有的儀器普遍存在效率低、精度差的缺點,圍繞我國對天然氣水合物精細(xì)勘查的迫切需求,基于紅外吸收光譜原理,利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）并結(jié)合波長調(diào)制光譜技術(shù)（Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS）,研發(fā)了一種海水溶解氣原位檢測傳感器,本論文針對該海水溶解氣原位檢測傳感器,研制了一套用于近海底二氧化碳（CO₂）檢測的數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)。通過比較國內(nèi)外在海水原位探測技術(shù)的研究現(xiàn)狀,指出了發(fā)展擁有自主產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)和裝置是當(dāng)務(wù)之急。本論文首先給出了傳感器的整體結(jié)構(gòu),然后設(shè)計了數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)的硬件電路,包括最小系統(tǒng)電路、數(shù)據(jù)采集電路和通信電路,繪制了印刷電路板（Printed Circuit Board,PC... 

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點
        1.3.1 論文的主要研究內(nèi)容
        1.3.2 論文的創(chuàng)新點
    1.4 本章小結(jié)
第二章 系統(tǒng)的設(shè)計原理
    2.1 紅外吸收光譜原理
    2.2 TDLAS-WMS技術(shù)原理
    2.3 CO_2吸收譜線的選擇
    2.4 光學(xué)元件的選擇
        2.4.1 光源
        2.4.2 探測器
    2.5 傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.6 本章小結(jié)
第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計
    3.1 硬件電路的總體結(jié)構(gòu)
    3.2 最小系統(tǒng)電路設(shè)計
        3.2.1 主控芯片
        3.2.2 電源電路
        3.2.3 時鐘電路
        3.2.4 復(fù)位電路
        3.2.5 JTAG接口電路
    3.3 數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計
        3.3.1 多路復(fù)用電路
        3.3.2 差分運(yùn)算放大電路
        3.3.3 A/D轉(zhuǎn)換電路
    3.4 通信電路的設(shè)計
        3.4.1 雙機(jī)通信電路
        3.4.2 RS485 通信電路
    3.5 PCB的設(shè)計及實物圖
    3.6 本章小結(jié)
第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
    4.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹
    4.2 軟件開發(fā)平臺的搭建
    4.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)
    4.4 各模塊程序設(shè)計
        4.4.1 初始化程序
        4.4.2 A/D采集程序
        4.4.3 中斷程序
        4.4.4 通信程序
    4.5 通信協(xié)議設(shè)計
    4.6 上位機(jī)監(jiān)控平臺的設(shè)計
    4.7 本章小結(jié)
第五章 實驗及結(jié)果分析
    5.1 系統(tǒng)的性能測試
        5.1.1 二次諧波信號的采集
        5.1.2 動態(tài)和靜態(tài)的氣體壓力檢測
    5.2 CO_2氣體的濃度標(biāo)定實驗
        5.2.1 ~(12)CO_2氣體的濃度標(biāo)定
        5.2.2 ~(13)CO_2氣體的濃度標(biāo)定
    5.3 傳感器集成與海上試驗
        5.3.1 傳感器集成
        5.3.2 海上試驗
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介及科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]中紅外量子級聯(lián)激光氣體檢測系統(tǒng)[J]. 藺百楊,黨敬民,鄭傳濤,張宇,王一丁.  光子學(xué)報. 2018(04)
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博士論文
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[3]高性能分離膜的設(shè)計及性能研究[D]. 張慎祥.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
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[5]痕量氣體的高靈敏紅外光譜檢測技術(shù)[D]. 周勝.中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所 2017
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[7]深海環(huán)境及深海沉積物拉曼光譜原位定量探測技術(shù)研究[D]. 張鑫.中國海洋大學(xué) 2009
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碩士論文
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[2]用于紅外激光氣體檢測的數(shù)字正交鎖相放大器的研制[D]. 劉慧芳.吉林大學(xué) 2017
[3]沉積巖天然氣水合物生成/分解過程特征研究[D]. 熊楓.西南石油大學(xué) 2017
[4]海洋環(huán)境溶存氣體氣液分離關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孫鳳超.中國海洋大學(xué) 2014
[5]海水中甲烷濃度原位地球化學(xué)探測系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用[D]. 張志冰.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2013
[6]膜進(jìn)樣—微型飛行時間質(zhì)譜（TOF-MS）在線檢測水中MTBE的研究[D]. 李芳龍.浙江理工大學(xué) 2013
[7]深海海底邊界層原位監(jiān)測中控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 李康.中國海洋大學(xué) 2012
[8]基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)的O2和CO氣體測量[D]. 張春曉.浙江大學(xué) 2010



本文編號：3711014