火災(zāi)是威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展最頻繁和常見(jiàn)的災(zāi)難之一。每年,火災(zāi)造成的死亡人數(shù)是颶風(fēng)、龍卷風(fēng)、洪水、地震總和的20倍,給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的威脅。無(wú)論在任何領(lǐng)域,防火都是重中之重。因此,研制一種火災(zāi)探測(cè)器具有非常重要的意義。本論文來(lái)源于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題,課題名稱(chēng)為:復(fù)雜環(huán)境下可靠性與安全性監(jiān)測(cè)方法研究(項(xiàng)目編號(hào):2016YFD0700101);以及國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)重大儀器研制專(zhuān)項(xiàng),項(xiàng)目名稱(chēng)為:新型紅外瓦斯和一氧化碳檢測(cè)儀的研究(項(xiàng)目編號(hào):61627823)。在火災(zāi)發(fā)生的初期,由于燃燒物與氧氣接觸不充分而發(fā)生不充分燃燒,會(huì)產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w,即一氧化碳?xì)怏w的產(chǎn)生早于火苗的產(chǎn)生,因此,使用傳感器監(jiān)測(cè)空氣中一氧化碳?xì)怏w的濃度,對(duì)早期火災(zāi)的探測(cè)有很大的幫助�；诖�,本論文工作的目標(biāo)是研制一種基于紅外吸收光譜技術(shù)的氣體分析儀,檢測(cè)一氧化碳?xì)怏w,預(yù)防火災(zāi)。重點(diǎn)研究了其中的兩項(xiàng)關(guān)鍵問(wèn)題:1)長(zhǎng)光程氣體吸收池的設(shè)計(jì)與研制,2)高靈敏、快速響應(yīng)、便攜式的信號(hào)處理電路。本論文的主要內(nèi)容包括:本論文首先建立了赫里奧特氣室的數(shù)學(xué)模型,基于該模型,計(jì)算了當(dāng)光在氣室內(nèi)不斷反射時(shí),鏡子上的反射光斑的...

【文章頁(yè)數(shù)】：123 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 氣體傳感器的分類(lèi)與特點(diǎn)
        1.2.1 催化燃燒式氣體傳感器
        1.2.2 半導(dǎo)體式氣體傳感器
        1.2.3 電化學(xué)式氣體傳感器
        1.2.4 紅外式氣體傳感器
    1.3 多反射氣體吸收池的發(fā)展過(guò)程與研究進(jìn)展
        1.3.1 懷特氣室
        1.3.2 赫里奧特氣室
    1.4 信號(hào)提取算法的分類(lèi)與研究進(jìn)展
    1.5 本論文的主要研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)
        1.5.1 本論文的主要研究?jī)?nèi)容
        1.5.2 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 紅外氣體檢測(cè)原理
    2.1 分子光譜理論
        2.1.1 分子紅外光譜的形成
        2.1.2 光譜線的形狀和展寬
    2.2 紅外氣體檢測(cè)原理
        2.2.1 朗伯-比爾定律
        2.2.2 紅外氣體傳感器的特點(diǎn)
        2.2.3 紅外氣體傳感器的組成元件
    2.3 TDLAS檢測(cè)原理
    2.4 本章小結(jié)
第三章 赫里奧特氣室模型的建立與優(yōu)化
    3.1 赫里奧特氣室的基本數(shù)學(xué)模型
        3.1.1 設(shè)定赫里奧特氣室的入口參數(shù)
        3.1.2 球面鏡數(shù)學(xué)模型
        3.1.3 光線數(shù)學(xué)模型
        3.1.4 光線的出射條件
        3.1.5 反射光斑大小的計(jì)算
        3.1.6 光程的計(jì)算方法
        3.1.7 反射光斑的能量分布
        3.1.8 光斑分布形狀的調(diào)節(jié)
    3.2 赫里奧特氣室的優(yōu)化
        3.2.1 空間赫里奧特氣室的模型
        3.2.2 圓形反射光斑的條件
        3.2.3 光斑反射次數(shù)的計(jì)算
        3.2.4 單環(huán)赫里奧特氣室的最小體積
        3.2.5 多環(huán)反射
        3.2.6 密集型光斑分布
        3.2.7 光路的調(diào)節(jié)
    3.3 本章小結(jié)
第四章 赫里奧特氣室的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
    4.1 設(shè)計(jì)雙環(huán)赫里奧特氣室的機(jī)械結(jié)構(gòu)
    4.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
        4.2.1 建立基于雙環(huán)赫里奧特氣室的氣體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        4.2.2 氣體吸收線
        4.2.3 優(yōu)化調(diào)制深度
        4.2.4 設(shè)置激光器掃描參數(shù)以及采集數(shù)據(jù)
    4.3 測(cè)量雙環(huán)赫里奧特氣室的光程
    4.4 本章小結(jié)
第五章 頻譜分析儀的設(shè)計(jì)
    5.1 頻譜分析儀的設(shè)計(jì)
        5.1.1 頻譜分析儀的硬件電路設(shè)計(jì)
        5.1.2 頻譜分析儀的軟件設(shè)計(jì)
    5.2 二次諧波提取算法
        5.2.1 鎖相放大算法與分段傅里葉變換算法
        5.2.2 OLA算法與SFFT算法的比較
    5.3基于頻譜分析儀的氣體實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 頻譜分析儀的實(shí)物圖
        5.3.2 建立實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        5.3.3 基于OLA算法的氣體檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
        5.3.4 基于OS-FFT算法的氣體檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
        5.3.5 實(shí)驗(yàn)總結(jié)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論
    6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 下一步工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果
致謝



本文編號(hào)：3917696