基于光譜吸收法的光纖二氧化硫氣體傳感器的研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的進(jìn)程，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)石油、天然氣和煤炭等能源的需求量日益增加，與此同時(shí)有越來越多的有害氣體排放到大氣中，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。尤其受到密切關(guān)注的大氣污染給人類生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來日益嚴(yán)重的危害。因此，研制一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、具有較高靈敏度和分辨率的氣體濃度傳感器，使其用于檢測(cè)有害氣體濃度，不僅具有理論意義，更具有服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)，改善人民生活的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文在分析各種氣體濃度檢測(cè)方法的主要優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇二氧化硫(SO

2、2)作為研究對(duì)象，研究一種應(yīng)用光纖傳感器的氣體濃度監(jiān)測(cè)儀。首先，本文綜述了光纖氣體傳感器的發(fā)展過程和現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有的氣體檢測(cè)技術(shù)和方法所存在的一些弊端，指出了它們的應(yīng)用局限性。其次，從分子結(jié)構(gòu)和分子光譜理論出發(fā)，討論了二氧化硫分子的紅外光譜結(jié)構(gòu)，介紹了光纖傳感檢測(cè)理論及其相關(guān)的技術(shù)和方法。采用光譜吸收方法通過光纖傳輸光信號(hào)進(jìn)行氣體濃度的實(shí)時(shí)遙測(cè)。提出基于氣體紅外吸收的諧波檢測(cè)技術(shù)，嘗試了一種新的光纖氣體濃度傳感方法。這種方法具有選擇性

3、高、壽命長、不受環(huán)境氣體影響，防電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。文中詳細(xì)討論了光纖傳感二氧化硫氣體濃度檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)，進(jìn)行了光路、氣室的設(shè)計(jì)，并詳細(xì)分析和討論了光源的驅(qū)動(dòng)及其穩(wěn)定性、光源的調(diào)制、諧波信號(hào)的拾取和處理等問題。其重點(diǎn)是優(yōu)化系統(tǒng)光路和電路的設(shè)計(jì)、最大限度的抑制噪聲，提高檢測(cè)系統(tǒng)的信噪比。
　　本文最后針對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，包括光路損耗實(shí)驗(yàn)、光纖傳感器檢測(cè)結(jié)果實(shí)驗(yàn)，從而驗(yàn)證了該系統(tǒng)的重復(fù)性和穩(wěn)定性較好，能夠適應(yīng)相關(guān)的使用環(huán)境。同時(shí)驗(yàn)證