基于摻鉺光纖激光器的環(huán)腔式氣體分析技術(shù)研究.pdf

1、檢測有毒有害氣體和易燃易爆氣體對于環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)具有重要的意義。實現(xiàn)對多種氣體的現(xiàn)場檢測是氣體分析領(lǐng)域一直追求的目標(biāo)，但是傳統(tǒng)氣體檢測的方法或是有局限性，或是需要化學(xué)試劑，或是成本太高，無法實現(xiàn)這一目標(biāo)。本課題旨在研究一種可以定性定量檢測多種氣體的高靈敏度氣體分析技術(shù)-基于摻鉺光纖環(huán)腔激光器的環(huán)腔式氣體檢測技術(shù)。 基于摻鉺光纖激光器的環(huán)腔式氣體檢測技術(shù)將氣室置于激光諧振腔內(nèi)，利用光子在腔內(nèi)諧振形成激光的過程多次經(jīng)過氣室，大大

2、增加了有效光程長，提高了氣體檢測的靈敏度；結(jié)合摻鉺光纖激光器寬波長覆蓋范圍，可以完成多種氣體的定性定量測量；并將波長調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)中，進(jìn)一步提高了檢測靈敏度和精度。本課題以乙炔為例，探討了腔內(nèi)傳感技術(shù)的可行性，分析了其定性定量檢測的精度。 本課題主要完成以下工作： 首先搭建基于摻鉺光纖環(huán)腔激光器的腔內(nèi)氣體傳感系統(tǒng)，研究影響其靈敏度的主要因素。并利用布拉格光柵定標(biāo)實現(xiàn)高波長準(zhǔn)確性的定性檢測，為多種氣體成分的檢測奠定了

3、基礎(chǔ)。最后對系統(tǒng)的定量檢測的性能做出評價，通過測量已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體，對系統(tǒng)的重復(fù)性、檢測精度和檢測極限等進(jìn)行評價，分析誤差產(chǎn)生的原因及消除辦法。 針對基于摻鉺光纖環(huán)腔激光器的腔內(nèi)氣體傳感系統(tǒng)噪聲大、受背景連續(xù)光譜包絡(luò)影響等特點，研究譜線去噪和提取的算法。根據(jù)小波變換多分辨率的特點，對受噪聲污染的光譜信號進(jìn)行小波變換，按照Birge-Massart策略對其小波系數(shù)進(jìn)行閾值處理，實現(xiàn)在保留吸收峰信息的同時去除噪聲的目的。結(jié)合小波變