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)是當今傳感器技術(shù)領(lǐng)域研究的一個重要前沿課題。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、動態(tài)范圍、信噪比和響應(yīng)時間等方面比傳統(tǒng)方法具有諸多優(yōu)點。特別是運用光纖技術(shù)而構(gòu)成的光纖傳感器因傳感頭與檢測電路和信號處理電路實現(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)展使相對低價、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)射波長與光纖的三個低損耗窗口相一致，也與許多環(huán)境和工業(yè)氣體

2、的泛頻或復(fù)合吸收譜線相一致。因此光纖氣體傳感器可在人和儀器不易進入的高溫、有毒有害等危險環(huán)境進行遠距離遙測遙控，實現(xiàn)在線檢測。
　　本文選擇一氧化碳(CO)作為被測對象，詳細研究了基于近紅外吸收的光纖傳感的理論和實驗方法，為氣體的光纖在線檢測提供完善的數(shù)學(xué)模型和設(shè)計系統(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)計選擇合適波長提供依據(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光纖傳輸光信號的氣體濃度檢測機理。
　　分析了波長調(diào)制諧波檢測技術(shù)和差分吸收檢測技術(shù)兩種弱信號檢測方法。針對現(xiàn)有實驗條件選擇差分吸收檢測法。從介質(zhì)光吸收定律入手，建立了差分吸收檢測法的數(shù)學(xué)模型。并推導(dǎo)出時分雙光路系統(tǒng)的理論模型。
　　濾光片切換盤的設(shè)計使系統(tǒng)在硬件上實現(xiàn)了時分雙光路檢測，解決了空間雙光路檢測的局限性，達到消除不同光源造成的差異，同時