基于共轭干涉滤波的光学气体传感方法的研究
| 摘要 | 第5-7页 |
| abstract | 第7-8页 |
| 第1章 绪论 | 第13-25页 |
| 1.1 课题来源 | 第13页 |
| 1.2 课题研究目的和意义 | 第13-14页 |
| 1.3 光谱吸收式气体检测技术分类 | 第14-19页 |
| 1.3.1 非分光红外技术 | 第14-16页 |
| 1.3.2 谐波检测技术 | 第16-17页 |
| 1.3.3 腔衰荡技术 | 第17-18页 |
| 1.3.4 有源内腔技术 | 第18-19页 |
| 1.4 国内外研究现状 | 第19-22页 |
| 1.4.1 基于窄带匹配光源法 | 第19-21页 |
| 1.4.2 基于环形腔技术的窄带光源法 | 第21-22页 |
| 1.5 本文的主要研究内容和组织结构 | 第22-25页 |
| 1.5.1 主要研究内容 | 第22-23页 |
| 1.5.2 组织结构 | 第23-25页 |
| 第2章 气体吸收原理以及光谱分析 | 第25-50页 |
| 2.1 气体分子近红外吸收 | 第25-26页 |
| 2.2 原子吸收光谱的谱线轮廓 | 第26-32页 |
| 2.2.1 激发态寿命与谱线的自然宽度 | 第27-28页 |
| 2.2.2 外界因素对谱线变宽的影响 | 第28-30页 |
| 2.2.3 谱线的综合线宽 | 第30-32页 |
| 2.3 谱线选择 | 第32-44页 |
| 2.3.1 傅里叶红外光谱仪原理 | 第33-35页 |
| 2.3.2 HITRAN数据库简介 | 第35-37页 |
| 2.3.3 采集介绍 | 第37页 |
| 2.3.4 采集结果分析 | 第37-44页 |
| 2.3.5 小结 | 第44页 |
| 2.4 实验研究对谱宽的影响 | 第44-49页 |
| 2.4.1 温度对谱宽的影响 | 第44-47页 |
| 2.4.2 压力对谱宽的影响 | 第47-49页 |
| 2.5 本章小结 | 第49-50页 |
| 第3章 共轭干涉式滤波器的研究 | 第50-76页 |
| 3.1 共轭干涉滤波器原理 | 第50-51页 |
| 3.2 共轭干涉式滤波器输出仿真 | 第51-52页 |
| 3.3 光纤式结构共轭干涉滤波器 | 第52-58页 |
| 3.3.1 数学模型 | 第52-54页 |
| 3.3.2 光纤式共轭式干涉滤波器原理介绍 | 第54-55页 |
| 3.3.3 滤波器调试 | 第55-57页 |
| 3.3.4 气体浓度测试 | 第57-58页 |
| 3.4 标准具式结构共轭干涉式滤波器 | 第58-74页 |
| 3.4.1 标准具的制作 | 第59-63页 |
| 3.4.2 入射角度控制光程差 | 第63-66页 |
| 3.4.3 玻璃厚度差控制光程差 | 第66-71页 |
| 3.4.4 压强控制光程差 | 第71-72页 |
| 3.4.5 滤波器调试 | 第72-74页 |
| 3.5 本章小结 | 第74-76页 |
| 第4章 气体传感系统光源的研究 | 第76-105页 |
| 4.1 窄带光源形成的基本原理 | 第76-80页 |
| 4.1.1 起振的阈值条件 | 第77-78页 |
| 4.1.2 起振的相位条件 | 第78页 |
| 4.1.3 窄线宽光源 | 第78-80页 |
| 4.2 基于线性腔的稳定窄带光源 | 第80-88页 |
| 4.2.1 单气体的多波长窄带光源 | 第80-81页 |
| 4.2.2 单气体的单波长窄带光源 | 第81-85页 |
| 4.2.3 多气体多波长的窄带光源 | 第85-88页 |
| 4.3 基于滤波器光环腔结构的窄带光源 | 第88-93页 |
| 4.3.1 光环形腔理论模型研究 | 第88-89页 |
| 4.3.2 环形腔光器件的选择 | 第89-93页 |
| 4.4 基于光放大器的光环形腔光输出分析 | 第93-104页 |
| 4.4.1 调谐范围测试 | 第93-94页 |
| 4.4.2 输出大小研究 | 第94-97页 |
| 4.4.3 环形腔单波长窄带光源 | 第97-100页 |
| 4.4.4 环形腔多波长窄带光源 | 第100-104页 |
| 4.5 本章小结 | 第104-105页 |
| 第5章 光纤气体系统气室的研究 | 第105-119页 |
| 5.1 常规型气室 | 第105-108页 |
| 5.1.1 单光路吸收气室 | 第105-106页 |
| 5.1.2 多光路吸收气室 | 第106-107页 |
| 5.1.3 衰荡腔技术气室 | 第107-108页 |
| 5.2 基于光子晶体光纤的新型气室 | 第108-113页 |
| 5.2.1 与普通单模光纤的熔接 | 第110-111页 |
| 5.2.2 气室流通通道加工 | 第111-113页 |
| 5.3 新型气室于气体浓度检测的可行性验证 | 第113-117页 |
| 5.3.1 气体浓度控制系统 | 第113-114页 |
| 5.3.2 气体浓度实验 | 第114-116页 |
| 5.3.3 浓度反演验证 | 第116-117页 |
| 5.4 响应时间测试 | 第117-118页 |
| 5.4.1 自由扩散响应时间仿真 | 第117页 |
| 5.4.2 气室响应时间实验 | 第117-118页 |
| 5.5 小结 | 第118-119页 |
| 第6章 光纤气体传感检测系统与信号处理 | 第119-144页 |
| 6.1 差分气体检测技术 | 第119-123页 |
| 6.1.1 差分检测原理 | 第119-120页 |
| 6.1.2 差分检测系统 | 第120-122页 |
| 6.1.3 改进的差分检测方法 | 第122-123页 |
| 6.2 基于共轭干涉式滤波器的气体检测系统 | 第123-129页 |
| 6.2.1 气体吸收峰的选择 | 第124-125页 |
| 6.2.2 数据采集 | 第125-127页 |
| 6.2.3 数据预处理 | 第127-128页 |
| 6.2.4 浓度反演推导 | 第128-129页 |
| 6.3 线性腔窄带光源单一气体检测与浓度反演 | 第129-133页 |
| 6.3.1 单气体检测系统 | 第129-130页 |
| 6.3.2 气体浓度反演 | 第130-133页 |
| 6.4 线性腔窄带光源多气体检测与浓度反演 | 第133-138页 |
| 6.4.1 多气体检测系统 | 第133-134页 |
| 6.4.2 气体浓度反演 | 第134-138页 |
| 6.5 环形腔窄带光源单气体检测与浓度反演 | 第138-141页 |
| 6.5.1 单气体检测系统 | 第138-139页 |
| 6.5.2 气体浓度反演 | 第139-141页 |
| 6.6 气体传感系统的性能指标 | 第141-142页 |
| 6.6.1 系统灵敏度 | 第141页 |
| 6.6.2 系统检测极限 | 第141-142页 |
| 6.7 本章小结 | 第142-144页 |
| 第7章 总结和展望 | 第144-147页 |
| 7.1 全文总结 | 第144-145页 |
| 7.2 创新点 | 第145-146页 |
| 7.3 后续工作展望 | 第146-147页 |
| 致谢 | 第147-148页 |
| 参考文献 | 第148-157页 |
| 攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录 | 第157-158页 |
| 攻读学位期间参与的项目 | 第158页 |
