基于TDLAS氣體檢測(cè)系統(tǒng)中非標(biāo)定波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)研究.pdf

1、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光譜吸收（TDLAS）技術(shù)是氣體濃度、溫度、壓強(qiáng)、流速等參數(shù)測(cè)量中的常見(jiàn)方法，隨著穩(wěn)定可靠、窄帶寬、可在室溫下使用的可調(diào)諧激光器的出現(xiàn)，TDLAS技術(shù)近年來(lái)飛速發(fā)展，在氣體檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?；赥DLAS進(jìn)行氣體濃度檢測(cè)主要有直接吸收和波長(zhǎng)調(diào)制兩種方法。直接吸收方法簡(jiǎn)單、無(wú)需標(biāo)定，但是在低濃度吸收情況下誤差較大；波長(zhǎng)調(diào)制方法通過(guò)在低頻信號(hào)上疊加高頻調(diào)制信號(hào)，有效抑制了低頻噪聲，系統(tǒng)靈敏度較高。但常用的標(biāo)定方法并不能滿足實(shí)

2、際應(yīng)用的要求，隨著 TDLAS技術(shù)的不斷發(fā)展，非標(biāo)定波長(zhǎng)調(diào)制方法逐步得到關(guān)注。
　　本文基于非標(biāo)定TDLAS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)甲烷氣體濃度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。首先，以比爾-朗伯定理為基礎(chǔ)，介紹氣體吸收譜線的線強(qiáng)度、線型等相關(guān)理論。介紹HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)選定甲烷氣體吸收譜線位置，計(jì)算相關(guān)參數(shù)。研究直接吸收和波長(zhǎng)調(diào)制方法的基本理論，利用傅里葉展開(kāi)得到各次諧波信號(hào)，總結(jié)和分析諧波信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中的不確定因素。其次，介紹并建立了基于 TD

3、LAS技術(shù)的甲烷氣體檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析調(diào)制參數(shù)對(duì)諧波信號(hào)的影響，并選定合適的調(diào)制參數(shù)。利用直接吸收和波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)對(duì)甲烷氣體吸收光譜進(jìn)行測(cè)量和濃度計(jì)算。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真分析溫度對(duì)諧波信號(hào)檢測(cè)的影響。之后，給出擬合測(cè)量和模擬二次諧波信號(hào)實(shí)現(xiàn)非標(biāo)定波長(zhǎng)調(diào)制檢測(cè)的方法。利用Matlab對(duì)基于TDLAS的甲烷氣體檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真，提出通過(guò)擬合輸入激光強(qiáng)度對(duì)諧波信號(hào)進(jìn)行歸一化，消除激光強(qiáng)度變化對(duì)諧波信號(hào)幅值的影響。分析曲線擬合過(guò)程中各自由參