二氧化碳和水汽是實(shí)際大氣中的重要組成部分,兩者對生物圈植被生長起著調(diào)節(jié)作用,同時測量二氧化碳和水汽關(guān)于時間和空間上濃度的變化對了解生物圈中碳循環(huán)、水循環(huán)以及能量循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制和生物圈理論模型的建立都起著至關(guān)重要的作用。本論文主要對基于中空光纖傳感器的實(shí)際大氣二氧化碳和水汽濃度檢測技術(shù)進(jìn)行研究。首先搭建了一套基于單通池的可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)氣體測量裝置,將其各項(xiàng)性能與之后的中空光纖傳感器作對比。實(shí)驗(yàn)利用Hitran2012數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)對實(shí)驗(yàn)波段范圍內(nèi)二氧化碳以及水汽吸收進(jìn)行仿真,選擇不被水汽吸收干擾的3663.85 cm^-1處的二氧化碳吸收峰作為實(shí)驗(yàn)吸收峰。測量了下降階段系統(tǒng)的10?90%響應(yīng)時間t_r為38 s,系統(tǒng)的0?10%延遲時間t_d為10 s,系統(tǒng)的測量精度為44.5 ppmv,相對精度為3.9%,通過Allan方差可得到系統(tǒng)的穩(wěn)定時間為72 s,Allan方差探測極限為7.8 ppmv,對應(yīng)吸光度為5.3×10^-5。中空光纖具有低損耗、可彎曲、體積小等特點(diǎn),相比于相同光程...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 氣體吸收型光纖傳感器研究現(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 論文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 中紅外吸收光譜技術(shù)
    2.1 朗伯比爾定律
    2.2 光譜吸收線型函數(shù)
    2.3 光譜吸收中氣池種類
        2.3.1 光學(xué)腔
        2.3.2 積分球氣池
        2.3.3 光纖氣池
    2.4 本章小結(jié)
第3章 TDLAS-WMS氣體測量技術(shù)
    3.1 波長調(diào)制技術(shù)
    3.2 波長調(diào)制理論
        3.2.1 激光器調(diào)制
        3.2.2 波長調(diào)制中的吸收線型函數(shù)
        3.2.3 諧波信號獲取
    3.3 本章小結(jié)
第4章 基于單通池的TDLAS探測CO₂濃度
    4.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        4.1.1 DFB半導(dǎo)體激光器
        4.1.2 光電探測器
        4.1.3 鎖相放大器
    4.2 實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 譜線選擇
        4.2.2 氣體定標(biāo)
        4.2.3 系統(tǒng)響應(yīng)時間
        4.2.4 系統(tǒng)測量精度
        4.2.5 Allan方差
    4.3 本章小結(jié)
第5章 基于中空光纖傳感器的大氣CO₂和水汽探測
    5.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        5.1.1 中空光纖傳感器
        5.1.2 露點(diǎn)發(fā)生器
    5.2 實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化
        5.2.2 氣體定標(biāo)
        5.2.3 系統(tǒng)響應(yīng)時間
        5.2.4 系統(tǒng)測量精度
        5.2.5 系統(tǒng)穩(wěn)定時間與探測極限
        5.2.6 實(shí)際大氣中CO₂和水汽實(shí)時測量
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
讀研期間參與課題和發(fā)表論文情況
致謝



本文編號：3759504