基于TDLAS的弱吸收條件下氣體濃度測(cè)量理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、伴隨著工業(yè)化進(jìn)程以及高精尖科學(xué)的不斷發(fā)展，出于經(jīng)濟(jì)性和安全性的考慮，對(duì)生產(chǎn)生活中氣體濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提出了更高的要求。相關(guān)的測(cè)試技術(shù)近些年得到迅速發(fā)展，而吸收光譜技術(shù)憑借其快速、準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)迅速成為了研究熱點(diǎn)，其中的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（ Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy）更是成為了眾多研究的焦點(diǎn)?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于諸如，電廠脫硝過(guò)程中氨的逃逸率測(cè)量、大氣污染物監(jiān)測(cè)以及航天

2、工業(yè)中極低濃度的氣體測(cè)量研究等領(lǐng)域，并取得了較好的效果。
　　本文在吸收光譜理論以及諧波檢測(cè)理論的基礎(chǔ)上，對(duì)TDLAS技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，通過(guò)數(shù)值模擬以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式完成了以下工作。首先，設(shè)計(jì)了適用于實(shí)驗(yàn)室條件的TDLAS實(shí)驗(yàn)方案，并選購(gòu)、加工了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組成部件。為證明該方法的優(yōu)越性，引入傳統(tǒng)的直接吸收法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹、并通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式與其進(jìn)行測(cè)量范圍、精度的比較。并在此基礎(chǔ)上引入懷特池的設(shè)計(jì)，使得有效光程延長(zhǎng)至初始值的12倍，

3、并直接應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中。同時(shí)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行改進(jìn)，中心頻率6982.0678cm-1處低濃度 CO2的測(cè)量準(zhǔn)確性得到了明顯改善。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)使用波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)時(shí)，濃度低至100ppm，仍能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，測(cè)量相對(duì)誤差僅為2％。另外，為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度和靈敏度，本文對(duì)連續(xù)波衰蕩光譜技術(shù)進(jìn)行了初步研究，該方法具備多光程測(cè)量以及不受光強(qiáng)波動(dòng)等因素影響的優(yōu)點(diǎn)，在弱吸收條件下的氣體檢測(cè)領(lǐng)域有著較好應(yīng)用前景。文中第五章著重對(duì)其測(cè)量的優(yōu)越性進(jìn)行了