基于積分球氣室的光學(xué)氣體檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、近年來，隨著人們對自身生活環(huán)境的重視，以及大氣污染問題層出不窮，如何有效減小有毒、有害氣體對人類健康的危害，已經(jīng)成為當(dāng)前亟待解決的重要問題，為此，需要對環(huán)境中的污染氣體進行有效的監(jiān)測。光譜學(xué)氣體檢測方法由于具有非接觸式檢測和響應(yīng)速度快等特點，成為有害氣體檢測的重要手段，并得到了快速的發(fā)展。本課題研究的內(nèi)容是構(gòu)建一套基于吸收光譜技術(shù)的氣體檢測平臺，并使用二氧化氮氣體對系統(tǒng)性能進行了測試。
　　首先，本文介紹了光譜吸收氣體定量分析的理

2、論基礎(chǔ)——Lambert-Beer定律，并討論了該定律的適用范圍。在此基礎(chǔ)之上，考慮到實際運用過程中存在的瑞利散射和米氏散射等環(huán)境因素的影響，對 Lambert-Beer定律進行了適當(dāng)?shù)男拚沟眯拚蟮慕Y(jié)果更加適合實際情況。
　　在此基礎(chǔ)之上，作者重點研究了系統(tǒng)的氣室傳感單元。由 Lambert-Beer定律可知，增加氣室傳感長度能有效增加系統(tǒng)的檢測極限，所以如何設(shè)計性能優(yōu)良的氣室成為整個系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在對比分析傳統(tǒng)氣室優(yōu)

3、缺點的基礎(chǔ)之上，提出使用積分球作為系統(tǒng)的吸收氣室。光源進入積分球后，在高反射率涂層的作用下，光線在球壁內(nèi)進行多次來回反射，從而達到增大光程的作用。由于光線在積分球內(nèi)的傳播是隨機的，其傳感長度的計算不能簡單套用傳統(tǒng)氣室光程的計算方法，因此本文構(gòu)建了積分球氣室光程計算的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)了其等效光程，在討論開口比以及涂層反射率對等效光程影響的基礎(chǔ)之上，完成對積分球氣室的設(shè)計。
　　最后，設(shè)計并構(gòu)建了基于吸收光譜技術(shù)的氣體檢測實驗平臺，使