基于調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)的氣體檢測系統(tǒng)研究及優(yōu)化.pdf

1、調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)是近年來發(fā)展起來的一種新型的光譜檢測技術(shù)，由于其具有高靈敏度、高精度和快速響應(yīng)等特點，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境氣體監(jiān)測。TDLAS系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)(如調(diào)制度、掃描頻率等)的選擇對系統(tǒng)的測量靈敏度、精度等影響很大，而且在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，這些參數(shù)的選擇需結(jié)合具體的需求進(jìn)行考慮，因此研究TDLAS系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化對TDLAS

2、技術(shù)的應(yīng)用具有重要的意義。
　　 本文在吸收光譜學(xué)理論和諧波檢測理論的基礎(chǔ)上，討論了諧波信號和氣體濃度的關(guān)系，并對諧波信號的最優(yōu)調(diào)制進(jìn)行了分析。搭建了基于調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)的環(huán)境氣體檢測系統(tǒng)，設(shè)計了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制部分中檢測信號的預(yù)處理流程。
　　 在搭建的實驗平臺上，對波長調(diào)制吸收光譜系統(tǒng)的優(yōu)化進(jìn)行了研究。通過實驗得到了各階諧波信號并對奇次諧波和偶次諧波的變化規(guī)律進(jìn)行分析；討論了鎖相放大器的積分時間和相位對輸出諧

3、波信號的影響，給出了本系統(tǒng)合適的積分時間選擇和輸出方式；在一定的理論基礎(chǔ)上通過實驗分析了調(diào)制度、調(diào)制頻率、掃描信號幅度、掃描信號頻率對諧波信號幅值、信噪比、峰型對稱性及峰寬的具體影響，總結(jié)出各參數(shù)影響檢測信號的一般規(guī)律，并指出在明確系統(tǒng)功能及需求后進(jìn)行參數(shù)選取的原則，對TDLAS系統(tǒng)的實際應(yīng)用具有較強的指導(dǎo)意義。
　　 分析了影響系統(tǒng)檢測靈敏度的噪聲因素及其來源，通過實驗驗證扣除背景可大大抑制剩余幅度調(diào)制和光學(xué)干涉條紋等干擾。給