基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜的氨氣濃度檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、氨氣(NH3)是我國大氣污染物中一個重要的組成部分，精確測量其濃度具有非常重要的意義。
　　可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)利用單線光譜窄帶吸收的特性，具有高靈敏度、強選擇性、可避免其他無關(guān)成分干擾等優(yōu)點，能夠滿足其他測量手段無法滿足的實時在線快速準(zhǔn)確測量需求，已逐漸成為一種重要的氨氣濃度測量方法。
　　本文在氣體吸收的原理基礎(chǔ)上，闡述了TDLAS技術(shù)理論，說明了波長調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點，重點介紹了TDLAS技術(shù)中采用的

2、波長調(diào)制和諧波探測理論，進而給出TDLAS技術(shù)對氨氣濃度檢測的依據(jù)和原理。
　　依據(jù)TDLAS系統(tǒng)的基本原理，完成了對系統(tǒng)各個模塊的建模仿真，以用于后續(xù)分析，并搭建了TDLAS氨氣濃度檢測實驗系統(tǒng)。文中闡述了氨氣吸收峰選取的方法，給出了系統(tǒng)中各模塊的選取，對激光器調(diào)諧參數(shù)和鎖相放大器參數(shù)進行了優(yōu)化，完成了對氨氣濃度的檢測，驗證了系統(tǒng)檢測的性能。
　　TDLAS技術(shù)用于痕量氨氣濃度檢測時，氣體吸收信號信噪比較低，因此如何去除系

3、統(tǒng)噪聲一直是研究的熱點。本文分析了連續(xù)截斷信號和構(gòu)造hankel矩陣兩種不同方法下，奇異值分解(Singular Value Decomposition)對TDLAS系統(tǒng)檢測氨氣濃度的理論意義，并應(yīng)用仿真建模系統(tǒng)及搭建的TDLAS氨氣濃度檢測系統(tǒng)進行分析。將二次諧波信號分別用兩種方法進行矩陣化排列和奇異值分解，選取適當(dāng)閾值將部分奇異值置零并重構(gòu)矩陣，得到了這兩種方法對基線糾漂和去噪的不同效果。實驗證明，奇異值分解方法不需要加入額外的系統(tǒng)