基于光谱吸收光纤甲烷气体传感系统的研究
| 中文摘要 | 第1-8页 |
| 英文摘要 | 第8-10页 |
| 第1章 绪论 | 第10-25页 |
| 1．1 引言 | 第10-11页 |
| 1．2 气体检测技术的发展概况 | 第11-15页 |
| 1．2．1 气相色谱法 | 第12-13页 |
| 1．2．2 光谱法 | 第13-15页 |
| 1．3 气体传感技术的现状和存在的问题 | 第15-16页 |
| 1．4 光纤气体传感器 | 第16-23页 |
| 1．4．1 光纤气体传感器的分类 | 第18-21页 |
| 1．4．2 吸收式光纤气体传感器的研究现状 | 第21-23页 |
| 1．5 课题研究的目的和意义 | 第23-24页 |
| 1．6 课题来源及主要内容 | 第24-25页 |
| 第2章 吸收型光纤气体传感机理及特性分析 | 第25-45页 |
| 2．1 引言 | 第25页 |
| 2．2 气体分子光谱理论 | 第25-32页 |
| 2．2．1 气体分子的振转能级结构理论 | 第26-28页 |
| 2．2．2 气体分子的吸收线型和线宽 | 第28-30页 |
| 2．2．3 气体分子吸收谱线的强度分布 | 第30-32页 |
| 2．3 光纤气体传感用光源 | 第32-35页 |
| 2．3．1 发光二极管LED | 第32-33页 |
| 2．3．2 半导体激光器 | 第33-35页 |
| 2．4 光探测器件 | 第35-38页 |
| 2．4．1 关于PN和PIN光探测器的工作原理 | 第35页 |
| 2．4．2 光探测器的特性参数 | 第35-37页 |
| 2．4．3 光探测器等效电路 | 第37-38页 |
| 2．5 光纤的传输特性 | 第38-39页 |
| 2．5．1 光纤的损耗特性 | 第38页 |
| 2．5．2 光纤的色散特性 | 第38-39页 |
| 2．6 光纤与传感器件的耦合 | 第39-40页 |
| 2．6．1 光纤与光源和探测器的耦合 | 第39-40页 |
| 2．6．2 光纤与气室的耦合 | 第40页 |
| 2．7 光电信号变换与检测技术 | 第40-44页 |
| 2．7．1 光电信号的相关检测 | 第41-43页 |
| 2．7．2 光电信号的锁相放大电路 | 第43-44页 |
| 2．8 本章小结 | 第44-45页 |
| 第3章 系统总体结构设计及其建模 | 第45-63页 |
| 3．1 引言 | 第45页 |
| 3．2 差分吸收检测 | 第45-50页 |
| 3．2．1 差分吸收检测原理 | 第45-47页 |
| 3．2．2 窄带光源的差分吸收检测 | 第47-48页 |
| 3．2．3 宽带光源LED差分吸收检测 | 第48-50页 |
| 3．3 光源频率调制和谐波检测 | 第50-62页 |
| 3．3．1 窄带光源谐波检测及系统设计 | 第51-56页 |
| 3．3．2 宽带光源谐波检测及系统设计 | 第56-60页 |
| 3．3．3 谐波检测分析 | 第60-62页 |
| 3．4 本章小结 | 第62-63页 |
| 第4章 基于LED的甲烷气体检测系统设计 | 第63-84页 |
| 4．1 引言 | 第63页 |
| 4．2 甲烷气体吸收谱线及光源的确定 | 第63-64页 |
| 4．3 系统设计 | 第64-67页 |
| 4．3．1 光源驱动系统的设计 | 第64-66页 |
| 4．3．2 光纤链路与气室设计 | 第66-67页 |
| 4．4 气体吸收的微弱信号检测电路设计 | 第67-78页 |
| 4．4．1 前置放大电路设计 | 第67-71页 |
| 4．4．2 前置放大器的噪声分析 | 第71-72页 |
| 4．4．3 滤波电路设计 | 第72-75页 |
| 4．4．4 锁相放大电路 | 第75-78页 |
| 4．5 滤光片切换系统 | 第78-79页 |
| 4．6 单片机数据处理系统 | 第79-83页 |
| 4．6．1 硬件电路设计 | 第80-81页 |
| 4．6．2 软件设计 | 第81-83页 |
| 4．7 本章小结 | 第83-84页 |
| 第5章 光纤甲烷气体检测系统的总体实验 | 第84-95页 |
| 5．1 引言 | 第84页 |
| 5．2 关于LED光源光谱特性测试 | 第84-85页 |
| 5．3 关于LED光纤链路损耗及交叉灵敏度实验 | 第85-86页 |
| 5．4 光源驱动和锁相放大电路调试实验 | 第86-87页 |
| 5．5 甲烷气体吸收实验 | 第87-88页 |
| 5．6 整体系统标定实验 | 第88-91页 |
| 5．6．1 示值比对实验 | 第89页 |
| 5．6．2 交叉灵敏度实验 | 第89-90页 |
| 5．6．3 重复性实验 | 第90-91页 |
| 5．6．4 稳定度测定实验 | 第91页 |
| 5．7 系统的灵敏度分析 | 第91-94页 |
| 5．7．1 光电检测引起的噪声 | 第91-92页 |
| 5．7．2 电流－电压转换器的输出信噪比 | 第92-93页 |
| 5．7．3 锁相放大器对信噪比的改善 | 第93-94页 |
| 5．8 本章小结 | 第94-95页 |
| 结论 | 第95-97页 |
| 参考文献 | 第97-104页 |
| 攻读博士学位期间所发表的论文 | 第104-105页 |
| 致谢 | 第105-106页 |
| 个人简历 | 第106页 |
