森林是生物圈最重要的生存環(huán)境之一,是一個(gè)巨大的資源寶庫(kù);具有防治風(fēng)沙、凈化空氣、防止水土流失、保持大氣平衡的功能;但目前森林火災(zāi)已成為森林最嚴(yán)重的危害,如何實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)早期發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確定位、及時(shí)報(bào)警,減少森林火災(zāi)損失,一直是森林防火技術(shù)人員研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn),本文針對(duì)森林火災(zāi)早期發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的煙和熱以及輻射能量較小,傳統(tǒng)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)方法精準(zhǔn)探測(cè)能力不足等問(wèn)題,提出了基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜法的林火早期探測(cè)技術(shù)研究;通過(guò)構(gòu)建森林火災(zāi)早期氣體排放模型,采用TDLAS（可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜法）痕跡氣體測(cè)試方法,實(shí)時(shí)探測(cè)CO氣體濃度變化趨勢(shì),實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)早期探測(cè),并通過(guò)模擬燃燒試驗(yàn)對(duì)所提方法進(jìn)行了驗(yàn)證。具體研究工作概況如下:1)森林可燃物燃燒通常由吸熱、熱分解、混合和燃燒過(guò)程四個(gè)階段組成,本文通過(guò)牡丹江雙峰林場(chǎng)林火模擬燃燒試驗(yàn),對(duì)森林火災(zāi)燃燒機(jī)理以及火災(zāi)早期熱解過(guò)程氣體排放進(jìn)行研究,通過(guò)構(gòu)建森林火災(zāi)早期氣體排放與氣體分布流動(dòng)特征模型以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,提出一種基于TDLAS痕跡CO氣體監(jiān)測(cè)進(jìn)行森林火災(zāi)早期探測(cè)的新思路和新方法。2)對(duì)TDLAS痕跡氣體探測(cè)原理、CO氣體吸收譜線選擇、鎖相放大... 

【文章來(lái)源】：東北林業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：143 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究意義及背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外森林火災(zāi)探測(cè)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外森林火災(zāi)探測(cè)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)森林火災(zāi)探測(cè)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 森林火災(zāi)探測(cè)發(fā)展趨勢(shì)
    1.3 痕量氣體濃度檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容
    1.5 論文結(jié)構(gòu)安排
2 森林火災(zāi)早期氣體排放機(jī)理分析
    2.1 引言
    2.2 森林火災(zāi)可燃物燃燒過(guò)程
    2.3 森林火災(zāi)早期熱分解過(guò)程
        2.3.1 森林可燃物主要成分
        2.3.2 可燃物主要成分熱解過(guò)程
        2.3.3 樹(shù)葉熱解和氧化的對(duì)應(yīng)關(guān)系
    2.4 森林火災(zāi)氣體生成機(jī)理與組成
        2.4.1 森林可燃物燃燒路徑
        2.4.2 含碳?xì)怏w的生成機(jī)理
    2.5 森林火災(zāi)毒性氣體作用機(jī)理
        2.5.1 森林火災(zāi)毒性氣體效用分析
        2.5.2 典型毒性氣體對(duì)人體生理特征的影響
    2.6 森林火災(zāi)毒性氣體濃度變化趨勢(shì)模型
    2.7 本章小結(jié)
3 基于TDLAS森林火災(zāi)早期氣體檢測(cè)原理
    3.1 引言
        3.1.1 氣體的光譜吸收原理
        3.1.2 氣體分子能級(jí)結(jié)構(gòu)和振轉(zhuǎn)光譜理論
    3.2 Beer-Lambert定律
        3.2.1 氣體吸收線強(qiáng)與分子數(shù)密度
        3.2.2 歸一化線型函數(shù)
        3.2.3 CO吸收譜線的選擇
    3.3 TDLAS技術(shù)原理
        3.3.1 諧波檢測(cè)原理
        3.3.2 鎖相放大器基本原理
    3.4 本章小結(jié)
4 基于TDLAS森林火災(zāi)早期檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)
    4.3 光源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.3.1 光源選型
        4.3.2 光源特性分析
        4.3.3 電流源設(shè)計(jì)
        4.3.4 基于負(fù)反饋PID的光源溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.4 基于自聚焦透鏡與先進(jìn)的分子篩技術(shù)微型氣室設(shè)計(jì)
    4.5 光電探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.5.1 光電探測(cè)器選型
        4.5.2 前置放大器設(shè)計(jì)
        4.5.3 主放大器設(shè)計(jì)
        4.5.4 帶通濾波器設(shè)計(jì)
    4.6 基于FPGA的數(shù)字正交鎖相放大器設(shè)計(jì)
        4.6.1 鎖相放大器實(shí)現(xiàn)方案對(duì)比
        4.6.2 DDS設(shè)計(jì)
        4.6.3 低通濾波器
        4.6.4 乘法器
        4.6.5 開(kāi)放運(yùn)算
        4.6.6 雙通道鎖相放大器
    4.7 本章小結(jié)
5 森林火災(zāi)早期檢測(cè)系統(tǒng)多因素參數(shù)優(yōu)選策略
    5.1 引言
    5.2 諧波次數(shù)的選擇
    5.3 激光器調(diào)制的影響
        5.3.1 調(diào)制度對(duì)諧波信號(hào)的影響
        5.3.2 調(diào)制頻率對(duì)諧波信號(hào)的影響
        5.3.3 掃描信號(hào)幅度對(duì)諧波信號(hào)的影響
        5.3.4 掃描信號(hào)頻率對(duì)諧波信號(hào)的影響
    5.4 鎖相參數(shù)對(duì)信號(hào)的影響
        5.4.1 鎖相放大器重要參數(shù)
        5.4.2 時(shí)間常數(shù)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的影響
    5.5 基于最佳信噪比的多因素參數(shù)優(yōu)選策略
    5.6 本章小結(jié)
6 森林火災(zāi)早期檢測(cè)系統(tǒng)噪聲抑制與穩(wěn)定補(bǔ)償
    6.1 引言
    6.2 激光光學(xué)干涉影響
        6.2.1 激光光學(xué)干涉形成機(jī)理
        6.2.2 光學(xué)干涉諧波信號(hào)影響分析
        6.2.3 光學(xué)干涉背景信號(hào)影響分析
    6.3 溫度對(duì)TDLAS系統(tǒng)的影響
        6.3.1 溫度對(duì)電路部分影響
        6.3.2 TDLAS系統(tǒng)受溫度影響分析
        6.3.3 線型函數(shù)比較
    6.4 校正算法設(shè)計(jì)
        6.4.1 TDLAS校正模型
        6.4.2 校正補(bǔ)償因子分析
        6.4.3 補(bǔ)償校正
    6.5 結(jié)論
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
附件



本文編號(hào)：3529874