基于光譜吸收法的光纖CO傳感系統(tǒng)的研究.pdf

1、氣體傳感技術(shù)是當(dāng)今傳感器技術(shù)領(lǐng)域研究的一個(gè)重要前沿課題。以半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管作為光源的氣體傳感技術(shù)在靈敏度、選擇性、動(dòng)態(tài)范圍、信噪比和響應(yīng)時(shí)間等方面比傳統(tǒng)方法具有諸多優(yōu)點(diǎn)。特別是運(yùn)用光纖技術(shù)而構(gòu)成的光纖傳感器因傳感頭與檢測(cè)電路和信號(hào)處理電路實(shí)現(xiàn)完全的電隔離，使系統(tǒng)安全可靠。光纖通信技術(shù)的發(fā)展使相對(duì)低價(jià)、工作于常溫、高質(zhì)量的近紅外激光器和發(fā)光二極管可廣泛獲得，這些發(fā)光光源的發(fā)射波長(zhǎng)與光纖的三個(gè)低損耗窗口相一致，也與許多環(huán)境和工業(yè)氣體

2、的泛頻或復(fù)合吸收譜線(xiàn)相一致。因此光纖氣體傳感器可在人和儀器不易進(jìn)入的高溫、有毒有害等危險(xiǎn)環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙測(cè)遙控，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)。
　　本文選擇一氧化碳(CO)作為被測(cè)對(duì)象，詳細(xì)研究了基于近紅外吸收的光纖傳感的理論和實(shí)驗(yàn)方法，為氣體的光纖在線(xiàn)檢測(cè)提供完善的數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)系統(tǒng)。主要內(nèi)容如下：
　　從分子結(jié)構(gòu)和分子光譜理論出發(fā)，討論了一氧化碳分子的紅外光譜結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇合適波長(zhǎng)提供依據(jù)，消除交叉敏感。
　　依據(jù)朗伯-比爾

3、（Lambert-Beer）定律和光學(xué)信息處理技術(shù)，分析了采用光譜吸收方法通過(guò)光纖傳輸光信號(hào)的氣體濃度檢測(cè)機(jī)理。
　　分析了波長(zhǎng)調(diào)制諧波檢測(cè)技術(shù)和差分吸收檢測(cè)技術(shù)兩種弱信號(hào)檢測(cè)方法。針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件選擇差分吸收檢測(cè)法。從介質(zhì)光吸收定律入手，建立了差分吸收檢測(cè)法的數(shù)學(xué)模型。并推導(dǎo)出時(shí)分雙光路系統(tǒng)的理論模型。
　　濾光片切換盤(pán)的設(shè)計(jì)使系統(tǒng)在硬件上實(shí)現(xiàn)了時(shí)分雙光路檢測(cè)，解決了空間雙光路檢測(cè)的局限性，達(dá)到消除不同光源造成的差異，同時(shí)