基于量子級聯(lián)激光器微量氣體檢測系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，種類繁多的氣體在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活中無處不在，這些氣體不但關(guān)系到人類自身的健康同時也關(guān)系著人們的生命安全，現(xiàn)代分析測量技術(shù)中的微量氣體分析技術(shù)越來越得到人們的重視。光聲光譜技術(shù)是實現(xiàn)微量氣體分析和實時監(jiān)測的理想方法，它具有檢測靈敏度高、氣體選擇性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點?，F(xiàn)在，半導(dǎo)體激光器的最新研究進展和激光器電源驅(qū)動都達到了新的高度，使得微量氣體分析能夠從實驗室分析研究走到商業(yè)現(xiàn)實。
　　本文針對微量氣體分析的需要

2、，采用量子級聯(lián)激光器作為圓柱型諧振腔的脈沖激發(fā)光源，構(gòu)建一個實用、小型化的微量氣體檢測系統(tǒng)，為下一步系統(tǒng)的物理實現(xiàn)做充分的理論準(zhǔn)備。
　　通過對量子級聯(lián)激光器進行理論分析，根據(jù)其特性設(shè)計了適合其工作條件的脈沖激發(fā)電源。本脈沖激發(fā)電源由脈沖激發(fā)電流控制，溫度自動控制和工作狀態(tài)顯示三部分構(gòu)成。為了對流過激光器的電流進行實時監(jiān)控，脈沖激發(fā)電流驅(qū)動部分采用電流脈沖負反饋設(shè)計。對于溫度控制部分的實現(xiàn)，激光器的工作溫度變化使得熱敏電阻阻值改變

3、，通過對采樣到的分電壓所對應(yīng)的溫度與溫度預(yù)設(shè)值作比較來控制制冷片加熱或者制冷，實現(xiàn)對溫度的自動控制。同時，基于氣體光聲效應(yīng)的基本理論，分析了光聲信號產(chǎn)生機理，深入討論了基于圓柱型諧振腔<100>模式的光聲信號的產(chǎn)生原理及光聲信號從時域到頻域中的變換。詳細論述了以量子級聯(lián)激光器作為脈沖激發(fā)光源的光聲共振腔設(shè)計、麥克風(fēng)匹配等系統(tǒng)設(shè)計的核心問題。
　　在保證系統(tǒng)的分辨率的前提下，利用LabVIEW軟件平臺所提供的虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建一個基于