| 摘要 | 第3-4页 |
| ABSTRACT | 第4-5页 |
| 1 绪论 | 第8-14页 |
| 1.1 课题背景及意义 | 第8-9页 |
| 1.2 常用氧气检测方法 | 第9-11页 |
| 1.2.1 氧化锆氧气传感器 | 第9-10页 |
| 1.2.2 顺磁氧传感器 | 第10页 |
| 1.2.3 光谱吸收法 | 第10-11页 |
| 1.3 TDLAS技术的优势 | 第11-12页 |
| 1.4 TDLAS技术用于气体浓度检测的国内外研究现状 | 第12-13页 |
| 1.4.1 国外研究现状 | 第12页 |
| 1.4.2 国内研究现状 | 第12-13页 |
| 1.5 本文主要研究内容 | 第13-14页 |
| 2 TDLAS技术原理 | 第14-24页 |
| 2.1 气体吸收光谱理论 | 第14-19页 |
| 2.1.1 Lambert-Beer定律 | 第14-15页 |
| 2.1.2 气体吸收谱线的线型函数 | 第15-17页 |
| 2.1.3 氧气吸收谱线 | 第17-19页 |
| 2.2 TDLAS技术原理 | 第19-20页 |
| 2.3 波长调制与谐波检测技术 | 第20-23页 |
| 2.3.1 半导体激光器的波长调制机理 | 第21-22页 |
| 2.3.2 波长调制与谐波检测原理 | 第22-23页 |
| 2.4 本章小结 | 第23-24页 |
| 3 检测系统方案设计与主要技术研究 | 第24-38页 |
| 3.1 系统总体方案 | 第24-25页 |
| 3.2 器件选择 | 第25-28页 |
| 3.2.1 激光器的选择 | 第25-27页 |
| 3.2.2 光电探测器的选择 | 第27-28页 |
| 3.3 谐波次数的选取 | 第28-29页 |
| 3.4 激光器的驱动控制方案 | 第29-30页 |
| 3.5 探测器信号处理单元方案设计 | 第30-33页 |
| 3.5.1 探测器信号处理过程 | 第30-31页 |
| 3.5.2 锁相放大器工作原理 | 第31-32页 |
| 3.5.3 二次谐波信号提取方法 | 第32-33页 |
| 3.6 系统仿真 | 第33-37页 |
| 3.6.1 气体吸收过程 | 第34-35页 |
| 3.6.2 谐波信号提取过程 | 第35-37页 |
| 3.6.3 二次谐波信号幅值与浓度的关系 | 第37页 |
| 3.7 本章小结 | 第37-38页 |
| 4 检测系统主要模块设计 | 第38-50页 |
| 4.1 单片机控制系统 | 第38-39页 |
| 4.2 LD温控电路设计 | 第39-42页 |
| 4.2.1 TEC及其工作原理 | 第39页 |
| 4.2.2 温控电路 | 第39-42页 |
| 4.3 LD调制信号的产生 | 第42-44页 |
| 4.3.1 信号发生电路 | 第42-43页 |
| 4.3.2 信号合成电路 | 第43-44页 |
| 4.4 LD驱动电路设计 | 第44-45页 |
| 4.5 探测器信号处理电路设计 | 第45-49页 |
| 4.5.1 电流-电压转换电路 | 第45-46页 |
| 4.5.2 信号预处理电路 | 第46-47页 |
| 4.5.3 参考信号发生电路 | 第47-48页 |
| 4.5.4 锁相放大电路 | 第48-49页 |
| 4.6 本章小结 | 第49-50页 |
| 5 实验与结果分析 | 第50-60页 |
| 5.1 实验平台 | 第50-51页 |
| 5.2 激光源控制模块测试 | 第51-55页 |
| 5.2.1 温控单元测试 | 第51-53页 |
| 5.2.2 LD驱动电路测试 | 第53-55页 |
| 5.3 探测器信号处理模块测试 | 第55-58页 |
| 5.4 本章小结 | 第58-60页 |
| 6 总结与展望 | 第60-62页 |
| 致谢 | 第62-64页 |
| 参考文献 | 第64-68页 |
| 附录 | 第68-70页 |
| 研究生期间发表论文 | 第70页 |