基于調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)的氣體檢測(cè)系統(tǒng)研究及優(yōu)化.pdf

1、調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)是近年來發(fā)展起來的一種新型的光譜檢測(cè)技術(shù)，由于其具有高靈敏度、高精度和快速響應(yīng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境氣體監(jiān)測(cè)。TDLAS系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)(如調(diào)制度、掃描頻率等)的選擇對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量靈敏度、精度等影響很大，而且在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，這些參數(shù)的選擇需結(jié)合具體的需求進(jìn)行考慮，因此研究TDLAS系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化對(duì)TDLAS

2、技術(shù)的應(yīng)用具有重要的意義。
　　 本文在吸收光譜學(xué)理論和諧波檢測(cè)理論的基礎(chǔ)上，討論了諧波信號(hào)和氣體濃度的關(guān)系，并對(duì)諧波信號(hào)的最優(yōu)調(diào)制進(jìn)行了分析。搭建了基于調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)的環(huán)境氣體檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制部分中檢測(cè)信號(hào)的預(yù)處理流程。
　　 在搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，對(duì)波長(zhǎng)調(diào)制吸收光譜系統(tǒng)的優(yōu)化進(jìn)行了研究。通過實(shí)驗(yàn)得到了各階諧波信號(hào)并對(duì)奇次諧波和偶次諧波的變化規(guī)律進(jìn)行分析；討論了鎖相放大器的積分時(shí)間和相位對(duì)輸出諧

3、波信號(hào)的影響，給出了本系統(tǒng)合適的積分時(shí)間選擇和輸出方式；在一定的理論基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)分析了調(diào)制度、調(diào)制頻率、掃描信號(hào)幅度、掃描信號(hào)頻率對(duì)諧波信號(hào)幅值、信噪比、峰型對(duì)稱性及峰寬的具體影響，總結(jié)出各參數(shù)影響檢測(cè)信號(hào)的一般規(guī)律，并指出在明確系統(tǒng)功能及需求后進(jìn)行參數(shù)選取的原則，對(duì)TDLAS系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。
　　 分析了影響系統(tǒng)檢測(cè)靈敏度的噪聲因素及其來源，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證扣除背景可大大抑制剩余幅度調(diào)制和光學(xué)干涉條紋等干擾。給