基于TDLAS的数字信号处理与分析
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-17页 |
| 1.1 引言 | 第11页 |
| 1.2 课题研究的目的和意义 | 第11-12页 |
| 1.3 光纤气体传感器 | 第12-13页 |
| 1.4 光纤气体传感器研究现状 | 第13-15页 |
| 1.4.1 国外研究现状 | 第13-14页 |
| 1.4.2 国内研究现状 | 第14-15页 |
| 1.5 论文的主要内容及章节安排 | 第15-17页 |
| 第二章 波长调制和谐波检测理论分析 | 第17-29页 |
| 2.1 TDLAS系统设计 | 第17-18页 |
| 2.2 气体吸收谱线基本理论 | 第18-21页 |
| 2.2.1 气体分子能级结构 | 第18-19页 |
| 2.2.2 谱线的线型和线宽 | 第19-20页 |
| 2.2.3 谱线线强度 | 第20-21页 |
| 2.3 比尔-朗伯定律 | 第21页 |
| 2.4 甲烷谱线的选择 | 第21-23页 |
| 2.5 波长调制理论分析 | 第23-26页 |
| 2.5.1 频率-强度调制检测方法 | 第23-25页 |
| 2.5.2 非线性强度调制 | 第25-26页 |
| 2.6 系统性能的影响因素 | 第26-28页 |
| 2.6.1 调制系数的影响 | 第26-28页 |
| 2.6.2 系统噪声的影响 | 第28页 |
| 2.6.3 环境因素的影响 | 第28页 |
| 2.7 本章小结 | 第28-29页 |
| 第三章 系统的噪声处理及浓度反演 | 第29-52页 |
| 3.1 系统的噪声分析 | 第29-30页 |
| 3.1.1 探测器噪声 | 第29-30页 |
| 3.1.2 激光器额外噪声 | 第30页 |
| 3.1.3 光学干涉条纹 | 第30页 |
| 3.1.4 残余幅度调制 | 第30页 |
| 3.2 噪声信号处理 | 第30-42页 |
| 3.2.1 快速傅里叶变换滤波法 | 第31-32页 |
| 3.2.2 小波变换去噪法 | 第32-41页 |
| 3.2.2.1 小波变换去噪的原理 | 第32-34页 |
| 3.2.2.2 Mallat算法的基本思路 | 第34-35页 |
| 3.2.2.3 小波分解层数的选择 | 第35-37页 |
| 3.2.2.4 阈值函数的改进 | 第37-39页 |
| 3.2.2.5 阈值的改进 | 第39-41页 |
| 3.2.3 小波去噪与快速傅里叶变换的对比 | 第41页 |
| 3.2.4 干涉条纹的处理 | 第41-42页 |
| 3.3 浓度反演方案与改进 | 第42-51页 |
| 3.3.1 最小二乘法 | 第42-43页 |
| 3.3.2 峰值拟合法 | 第43-46页 |
| 3.3.2.1 二次谐波与一次谐波的比值法 | 第43-45页 |
| 3.3.2.2 二次谐波与直流分量的比值法 | 第45-46页 |
| 3.3.3 峰值拟合与最小二乘法结合法 | 第46-47页 |
| 3.3.4 非标定浓度反演方法 | 第47-48页 |
| 3.3.5 浓度检测方案分析 | 第48-51页 |
| 3.3.5.1 波长漂移和扫描范围的影响 | 第48-50页 |
| 3.3.3.2 调制系数的影响 | 第50-51页 |
| 3.4 本章小结 | 第51-52页 |
| 第四章 系统的环境影响因素及修正 | 第52-68页 |
| 4.1 谱线的压力特性 | 第52-54页 |
| 4.2 谱线的温度特性 | 第54-57页 |
| 4.2.1 温度对谱线线强度的影响 | 第54-55页 |
| 4.2.2 温度对气体分子密度的影响 | 第55页 |
| 4.2.3 温度对吸收谱线线宽的影响 | 第55-56页 |
| 4.2.4 温度对吸收系数的影响 | 第56-57页 |
| 4.3 温度波动对气体检测的影响 | 第57-58页 |
| 4.4 温度校准方案 | 第58-65页 |
| 4.4.1 温度自校准方案 | 第58-59页 |
| 4.4.2 温度校准函数 | 第59-61页 |
| 4.4.3 比例因子校准方案 | 第61-65页 |
| 4.4.3.1 数据库的建立 | 第61-63页 |
| 4.4.3.2 比例因子法修正效果 | 第63-65页 |
| 4.5 吸收池设计 | 第65-67页 |
| 4.6 本章小结 | 第67-68页 |
| 第五章 系统的建模和分析 | 第68-82页 |
| 5.1 系统参数的选择 | 第68-69页 |
| 5.1.1 三角波和正弦波的调制幅度选择 | 第68页 |
| 5.1.2 激光输出功率及强度调制系数的选择 | 第68-69页 |
| 5.2 TDLAS系统的建模仿真 | 第69-77页 |
| 5.2.1 光源模块 | 第70-71页 |
| 5.2.2 气室模块 | 第71-73页 |
| 5.2.3 光电转换模块 | 第73-74页 |
| 5.2.4 数据检测模块 | 第74-76页 |
| 5.2.5 数据处理模块 | 第76-77页 |
| 5.3 系统性能分析 | 第77-80页 |
| 5.3.1 系统检测精度 | 第77-78页 |
| 5.3.2 系统灵敏度 | 第78页 |
| 5.3.3 系统分辨率 | 第78-79页 |
| 5.3.4 系统重复性 | 第79页 |
| 5.3.5 系统最低探测限 | 第79-80页 |
| 5.3.6 系统影响因素分析 | 第80页 |
| 5.4 本章小结 | 第80-82页 |
| 第六章 TDLAS系统软件设计 | 第82-89页 |
| 6.1 软件功能设计 | 第82-83页 |
| 6.2 软件界面设计 | 第83-88页 |
| 6.2.1 系统功能界面 | 第84-87页 |
| 6.2.2 软件运行效果 | 第87-88页 |
| 6.3 本章小结 | 第88-89页 |
| 第七章 结论 | 第89-91页 |
| 致谢 | 第91-92页 |
| 参考文献 | 第92-96页 |
