| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 1 绪论 | 第13-23页 |
| 1.1 课题研究意义及背景 | 第13-15页 |
| 1.2 国内外森林火灾探测研究现状 | 第15-17页 |
| 1.2.1 国外森林火灾探测研究现状 | 第15-16页 |
| 1.2.2 国内森林火灾探测研究现状 | 第16-17页 |
| 1.2.3 森林火灾探测发展趋势 | 第17页 |
| 1.3 痕量气体浓度检测技术发展现状 | 第17-19页 |
| 1.4 课题主要研究内容 | 第19-21页 |
| 1.5 论文结构安排 | 第21-23页 |
| 2 森林火灾早期气体排放机理分析 | 第23-36页 |
| 2.1 引言 | 第23页 |
| 2.2 森林火灾可燃物燃烧过程 | 第23-25页 |
| 2.3 森林火灾早期热分解过程 | 第25-28页 |
| 2.3.1 森林可燃物主要成分 | 第25页 |
| 2.3.2 可燃物主要成分热解过程 | 第25-26页 |
| 2.3.3 树叶热解和氧化的对应关系 | 第26-28页 |
| 2.4 森林火灾气体生成机理与组成 | 第28-29页 |
| 2.4.1 森林可燃物燃烧路径 | 第28-29页 |
| 2.4.2 含碳气体的生成机理 | 第29页 |
| 2.5 森林火灾毒性气体作用机理 | 第29-33页 |
| 2.5.1 森林火灾毒性气体效用分析 | 第29-30页 |
| 2.5.2 典型毒性气体对人体生理特征的影响 | 第30-33页 |
| 2.6 森林火灾毒性气体浓度变化趋势模型 | 第33-35页 |
| 2.7 本章小结 | 第35-36页 |
| 3 基于TDLAS森林火灾早期气体检测原理 | 第36-54页 |
| 3.1 引言 | 第36-40页 |
| 3.1.1 气体的光谱吸收原理 | 第36页 |
| 3.1.2 气体分子能级结构和振转光谱理论 | 第36-40页 |
| 3.2 Beer-Lambert定律 | 第40-50页 |
| 3.2.1 气体吸收线强与分子数密度 | 第40-41页 |
| 3.2.2 归一化线型函数 | 第41-43页 |
| 3.2.3 CO吸收谱线的选择 | 第43-50页 |
| 3.3 TDLAS技术原理 | 第50-53页 |
| 3.3.1 谐波检测原理 | 第51-53页 |
| 3.3.2 锁相放大器基本原理 | 第53页 |
| 3.4 本章小结 | 第53-54页 |
| 4 基于TDLAS森林火灾早期检测系统构建 | 第54-95页 |
| 4.1 引言 | 第54页 |
| 4.2 系统整体方案设计 | 第54-55页 |
| 4.3 光源驱动系统设计 | 第55-71页 |
| 4.3.1 光源选型 | 第55-57页 |
| 4.3.2 光源特性分析 | 第57-59页 |
| 4.3.3 电流源设计 | 第59-65页 |
| 4.3.4 基于负反馈PID的光源温度控制系统设计 | 第65-71页 |
| 4.4 基于自聚焦透镜与先进的分子筛技术微型气室设计 | 第71-73页 |
| 4.5 光电探测系统设计 | 第73-77页 |
| 4.5.1 光电探测器选型 | 第73-74页 |
| 4.5.2 前置放大器设计 | 第74-75页 |
| 4.5.3 主放大器设计 | 第75页 |
| 4.5.4 带通滤波器设计 | 第75-77页 |
| 4.6 基于FPGA的数字正交锁相放大器设计 | 第77-94页 |
| 4.6.1 锁相放大器实现方案对比 | 第77-79页 |
| 4.6.2 DDS设计 | 第79-81页 |
| 4.6.3 低通滤波器 | 第81-90页 |
| 4.6.4 乘法器 | 第90-91页 |
| 4.6.5 开放运算 | 第91-93页 |
| 4.6.6 双通道锁相放大器 | 第93-94页 |
| 4.7 本章小结 | 第94-95页 |
| 5 森林火灾早期检测系统多因素参数优选策略 | 第95-111页 |
| 5.1 引言 | 第95页 |
| 5.2 谐波次数的选择 | 第95-96页 |
| 5.3 激光器调制的影响 | 第96-101页 |
| 5.3.1 调制度对谐波信号的影响 | 第96-99页 |
| 5.3.2 调制频率对谐波信号的影响 | 第99页 |
| 5.3.3 扫描信号幅度对谐波信号的影响 | 第99-100页 |
| 5.3.4 扫描信号频率对谐波信号的影响 | 第100-101页 |
| 5.4 锁相参数对信号的影响 | 第101-110页 |
| 5.4.1 锁相放大器重要参数 | 第101-102页 |
| 5.4.2 时间常数对检测信号的影响 | 第102-110页 |
| 5.5 基于最佳信噪比的多因素参数优选策略 | 第110页 |
| 5.6 本章小结 | 第110-111页 |
| 6 森林火灾早期检测系统噪声抑制与稳定补偿 | 第111-131页 |
| 6.1 引言 | 第111页 |
| 6.2 激光光学干涉影响 | 第111-114页 |
| 6.2.1 激光光学干涉形成机理 | 第111-112页 |
| 6.2.2 光学干涉谐波信号影响分析 | 第112-113页 |
| 6.2.3 光学干涉背景信号影响分析 | 第113-114页 |
| 6.3 温度对TDLAS系统的影响 | 第114-119页 |
| 6.3.1 温度对电路部分影响 | 第114-115页 |
| 6.3.2 TDLAS系统受温度影响分析 | 第115-116页 |
| 6.3.3 线型函数比较 | 第116-119页 |
| 6.4 校正算法设计 | 第119-130页 |
| 6.4.1 TDLAS校正模型 | 第119-122页 |
| 6.4.2 校正补偿因子分析 | 第122-125页 |
| 6.4.3 补偿校正 | 第125-130页 |
| 6.5 结论 | 第130-131页 |
| 结论 | 第131-132页 |
| 参考文献 | 第132-139页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 | 第139-140页 |
| 致谢 | 第140-142页 |
| 附件 | 第142-143页 |