基于可调谐二极管激光器的气体污染物检测研究
| 致谢 | 第5-7页 |
| 摘要 | 第7-9页 |
| Abstract | 第9-10页 |
| 1 绪论 | 第14-34页 |
| 1.1 气体污染物及其危害 | 第14-15页 |
| 1.2 气体污染物的光学特性 | 第15-23页 |
| 1.2.1 原子及分子能级结构 | 第15-17页 |
| 1.2.2 Beer-Lambert定律 | 第17页 |
| 1.2.3 气体吸收线强 | 第17-18页 |
| 1.2.4 展宽机制 | 第18-22页 |
| 1.2.5 光的散射 | 第22-23页 |
| 1.3 光学气体检测方法 | 第23-31页 |
| 1.3.1 非色散红外吸收光谱学 | 第24-25页 |
| 1.3.2 差分吸收光谱学 | 第25-26页 |
| 1.3.3 差分吸收激光雷达 | 第26-27页 |
| 1.3.4 可调谐二极管激光器吸收光谱学 | 第27-28页 |
| 1.3.5 腔衰荡光谱学与腔增强吸收光谱学 | 第28-30页 |
| 1.3.6 其他光谱学技术 | 第30-31页 |
| 1.4 本论文的结构安排 | 第31-34页 |
| 2 可调谐二极管激光器吸收光谱学 | 第34-56页 |
| 2.1 可调谐二极管激光器吸收光谱学简介 | 第34-35页 |
| 2.2 可调谐二极管激光器 | 第35-36页 |
| 2.3 检测灵敏度 | 第36-38页 |
| 2.4 直接吸收光谱学 | 第38-39页 |
| 2.5 波长调制光谱学 | 第39-49页 |
| 2.5.1 波长调制光谱学的基本原理 | 第41-45页 |
| 2.5.2 模拟锁相技术及其数字化实现 | 第45-46页 |
| 2.5.3 基于傅里叶变换的数字锁相技术 | 第46-48页 |
| 2.5.4 调制系数的确认 | 第48-49页 |
| 2.6 频率调制光谱学 | 第49页 |
| 2.7 波长调制数字模拟 | 第49-54页 |
| 2.7.1 吸收谱的模拟 | 第49-51页 |
| 2.7.2 探测器接收到的信号模拟 | 第51-53页 |
| 2.7.3 2f信号仿真 | 第53-54页 |
| 2.8 本章小结 | 第54-56页 |
| 3 基于直接吸收的元素汞检测系统 | 第56-86页 |
| 3.1 和频效应与激光器选择 | 第59-66页 |
| 3.1.1 汞原子的吸收峰 | 第59-61页 |
| 3.1.2 和频效应 | 第61-65页 |
| 3.1.3 二极管激光器特性 | 第65-66页 |
| 3.2 外腔调节原理与实现 | 第66-68页 |
| 3.3 关联光谱的使用 | 第68-70页 |
| 3.4 系统原理图 | 第70-71页 |
| 3.5 LabVIEW控制程序及界面的编写 | 第71页 |
| 3.6 浓度算法 | 第71-79页 |
| 3.6.1 原始光谱 | 第71-72页 |
| 3.6.2 吸收峰位置的确定与提取 | 第72-75页 |
| 3.6.3 吸收谱的获取 | 第75-76页 |
| 3.6.4 浓度计算 | 第76-79页 |
| 3.7 汞检测系统的测试结果与讨论 | 第79-83页 |
| 3.7.1 线性度测量 | 第79-80页 |
| 3.7.2 检测极限 | 第80-81页 |
| 3.7.3 干扰气体影响 | 第81页 |
| 3.7.4 挥发过程监测 | 第81-83页 |
| 3.8 元素汞检测样机系统 | 第83页 |
| 3.9 本章总结 | 第83-86页 |
| 4 基于二次谐波调制的集成甲烷检测系统 | 第86-104页 |
| 4.1 甲烷的危害及其研究现状 | 第86-89页 |
| 4.2 气体在高散射多孔材料中的吸收光谱学简介 | 第89-91页 |
| 4.3 高散射多孔材料的光学特性和制备方法 | 第91-93页 |
| 4.4 集成甲烷检测系统的设计 | 第93-95页 |
| 4.4.1 甲烷测量波长选择 | 第93-94页 |
| 4.4.2 甲烷检测系统 | 第94-95页 |
| 4.5 集成甲烷检测系统参数优化 | 第95-98页 |
| 4.5.1 光源参数优化 | 第95-97页 |
| 4.5.2 数字锁相放大器的设计与优化 | 第97-98页 |
| 4.6 集成甲烷检测系统测量结果与讨论 | 第98-102页 |
| 4.6.1 系统线性度测量 | 第98-99页 |
| 4.6.2 系统检测极限测量 | 第99-100页 |
| 4.6.3 系统气体交换能力测量 | 第100-101页 |
| 4.6.4 甲烷检测温度校正模拟 | 第101-102页 |
| 4.7 本章小结 | 第102-104页 |
| 5 总结与展望 | 第104-106页 |
| 5.1 本论文内容的总结 | 第104-105页 |
| 5.2 对后续工作的展望 | 第105-106页 |
| 参考文献 | 第106-118页 |
| 作者简历 | 第118页 |
