光腔衰蕩吸收光譜系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、光腔衰蕩光譜(Cavity ring down spectroscopy，CRDS)技術(shù)是一種新型的間接吸收光譜檢測技術(shù)，在大氣化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究、痕量氣體的監(jiān)測、等離子物種的診斷、污染物的監(jiān)測控制等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。經(jīng)過近三十年的發(fā)展，國外已經(jīng)有基于CRDS的商品化儀器出現(xiàn)，但國內(nèi)對CRDS的研究大多還處于實驗室階段，由于國外儀器引進價格昂貴且后期維護繁瑣。因此，開展CRDS技術(shù)方面的研究，對基于CRDS原理的儀器國產(chǎn)化有積極意義

2、?；诖?，本論文完成了CRDS系統(tǒng)設(shè)計與搭建，電路測試，信號分析和系統(tǒng)可行性驗證等內(nèi)容。
　　基于波長掃描法，本論文以DFB封裝的近紅外可調(diào)諧連續(xù)半導(dǎo)體激光器作光源搭建了小型CRDS系統(tǒng)。設(shè)計了一種用兩面99.99％高反鏡組成諧振腔的小氣室吸收池，搭建了以諧振腔為中心左右對稱的光路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了觸發(fā)電路用于控制AOM對激光的關(guān)斷，編寫了用于處理衰蕩信號的采集程序，介紹了CRDS系統(tǒng)的工作流程。
　　完成了系統(tǒng)電路的測試，通過電

3、路仿真和光學(xué)系統(tǒng)真實信號測試對比所設(shè)計的多種觸發(fā)電路的工作特性，確定了OPA2365-555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和信號放大電路集成并使用PIC16F87輔助調(diào)節(jié)的實驗方案，將電路響應(yīng)時間控制在200ns以內(nèi)，實現(xiàn)了對激光的快速關(guān)斷。
　　完成了系統(tǒng)軟件的調(diào)試，基于L-M算法對衰蕩曲線進行非線性擬合獲得了衰蕩時間。通過討論時間窗和平均次數(shù)對擬合時間的影響，確定了擬合起始點和采集平均次數(shù)，提升了信噪比。最終獲得了H2O在6626.47cm-