發(fā)布時間：2017-08-23 03:05

  本文關鍵詞：基于TDLAS氣體檢測系統(tǒng)中非標定波長調制技術的研究

  更多相關文章： 激光光譜學 TDLAS 直接吸收 波長調制 非標定

【摘要】：可調諧半導體激光光譜吸收(TDLAS)技術是氣體濃度、溫度、壓強、流速等參數測量中的常見方法,隨著穩(wěn)定可靠、窄帶寬、可在室溫下使用的可調諧激光器的出現,TDLAS技術近年來飛速發(fā)展,在氣體檢測領域應用廣泛�；赥DLAS進行氣體濃度檢測主要有直接吸收和波長調制兩種方法。直接吸收方法簡單、無需標定,但是在低濃度吸收情況下誤差較大;波長調制方法通過在低頻信號上疊加高頻調制信號,有效抑制了低頻噪聲,系統(tǒng)靈敏度較高。但常用的標定方法并不能滿足實際應用的要求,隨著TDLAS技術的不斷發(fā)展,非標定波長調制方法逐步得到關注。本文基于非標定TDLAS技術實現對甲烷氣體濃度的實時檢測,主要研究內容如下:首先,以比爾-朗伯定理為基礎,介紹氣體吸收譜線的線強度、線型等相關理論。介紹HITRAN數據庫,并通過查詢數據庫選定甲烷氣體吸收譜線位置,計算相關參數。研究直接吸收和波長調制方法的基本理論,利用傅里葉展開得到各次諧波信號,總結和分析諧波信號檢測過程中的不確定因素。其次,介紹并建立了基于TDLAS技術的甲烷氣體檢測系統(tǒng),通過實驗分析調制參數對諧波信號的影響,并選定合適的調制參數。利用直接吸收和波長調制技術對甲烷氣體吸收光譜進行測量和濃度計算。通過實驗和仿真分析溫度對諧波信號檢測的影響。之后,給出擬合測量和模擬二次諧波信號實現非標定波長調制檢測的方法。利用Matlab對基于TDLAS的甲烷氣體檢測系統(tǒng)進行建模與仿真,提出通過擬合輸入激光強度對諧波信號進行歸一化,消除激光強度變化對諧波信號幅值的影響。分析曲線擬合過程中各自由參量的影響,介紹用于曲線擬合的最小二乘法。最后,利用擬合方法進行甲烷氣體濃度檢測實驗并分析了系統(tǒng)性能的影響因素,計算得到氣體濃度參數,與直接吸收和傳統(tǒng)波長調制方法得到的結果十分吻合。
【關鍵詞】：激光光譜學 TDLAS 直接吸收 波長調制 非標定
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD76;TN247
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題的研究背景與意義10-12
• 1.2 TDLAS技術的國內外研究現狀12-15
• 1.2.1 國外研究現狀12-14
• 1.2.2 國內研究現狀14-15
• 1.3 本文主要研究內容15-16
• 1.4 本文的組織結構16-17
• 第二章 TDLAS氣體檢測系統(tǒng)基本原理17-29
• 2.1 TDLAS氣體檢測基本原理17-21
• 2.1.1 比爾-朗伯定理17-18
• 2.1.2 線強度18
• 2.1.3 線型函數18-20
• 2.1.4 HITRAN數據庫20-21
• 2.2 直接吸收（TDLAS-DAS）21-22
• 2.3 波長調制（TDLAS-WMS）和諧波檢測22-25
• 2.4 影響二次諧波檢測的不確定性因素25-27
• 2.4.1 影響WMS模型的因素25-26
• 2.4.2 噪聲26-27
• 2.4.2.1 剩余幅度調制噪聲26
• 2.4.2.2 激光器額外噪聲26
• 2.4.2.3 標準具噪聲26
• 2.4.2.4 背景吸收噪聲26
• 2.4.2.5 探測器噪聲26-27
• 2.4.3 環(huán)境因素27
• 2.5 本章小結27-29
• 第三章 TDLAS-DAS和TDLAS-WMS系統(tǒng)研究29-47
• 3.1 基于TDLAS甲烷氣體檢測系統(tǒng)實驗平臺29-37
• 3.1.1 激光光源30-32
• 3.1.2 氣室32
• 3.1.3 探測器32-33
• 3.1.4 鎖相放大器33-37
• 3.2 調制參數選擇37-38
• 3.3 直接吸收38-41
• 3.4 波長調制實驗41-44
• 3.5 溫度影響實驗44-46
• 3.6 本章小結46-47
• 第四章 非標定波長調制模型47-58
• 4.1 非標定波長調制方案47-49
• 4.2 波長調制光譜建模49-53
• 4.2.1 光源模塊49-50
• 4.2.2 氣室模塊50-51
• 4.2.3 數據檢測和處理模塊51-53
• 4.3 二次諧波信號歸一化53-55
• 4.4 二次諧波信號擬合55-57
• 4.5 本章小結57-58
• 第五章 非標定波長調制實驗58-65
• 5.1 非標定濃度反演實驗58-62
• 5.2 系統(tǒng)性能分析62-64
• 5.2.1 系統(tǒng)靈敏度62
• 5.2.2 系統(tǒng)分辨率62-63
• 5.2.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性63
• 5.2.4 系統(tǒng)影響因素63-64
• 5.3 本章小結64-65
• 第六章 總結與展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-72

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：722587