基于TDLAS技术的小型化乙炔气体检测系统的研制

doi:311C5C73F24B77D81178E68EAA87D7FF

	基于TDLAS技术的小型化乙炔气体检测系统的研制
	陈越
学位类型	硕士
导师	王彪
	2019-06-01
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
关键词	TDLAS技术乙炔气体浓度检测波长调制技术激光调制可调节光程气室
摘要	乙炔是一种主要应用于金属烧焊领域的易燃易爆气体,对于乙炔的高精度检测具有重要价值。目前用于乙炔气体检测的常规方法有催化燃烧检测法,电化学检测法和气相色谱检测法等,但这几种方法分别存在选择性差、传感器漂移大和预处理时间长等弊端。应用TDLAS技术检测乙炔气体浓度具有选择性高、响应时间短、检测精度高、稳定度强等优势,可以弥补其他检测方法的缺点,本论文即采用TDLAS技术研制了一套乙炔气体检测系统。深入分析了气体分子吸收光谱学,结合激光器的发光特性和光电探测器的工作特点,选取用于乙炔气体浓度检测的红外吸收波长。完成了对TDLAS技术的基础理论—比尔朗伯定律,以及关键技术--波长调制技术和谐波检测技术的原理分析和理论推导,为乙炔气体浓度检测系统的设计提供理论支撑。完成了TDLAS型乙炔气体检测系统的整体设计,包括主控模块、激光器电流驱动模块、激光器温度控制模块、光电信号采集及处理模块以及通信模块等。特别地,本论文充分考虑了气体检测方法中单双光路的优缺点,提出了一种用于TDLAS技术的单光路时分复用背景噪声去除式激光调制方案,该方案可以从直流和交流两方面因素造成的影响去除背景噪声,并简化系统复杂度,缩小系统体积;此外,设计了一种可调节光程气室,控制光程调节杆可以有效改变激光在气室内穿过气体的光程,并且通过多反射的方式增加光程,达到小体积长光程的目的。最后,本论文完成了对所设计的乙炔检测系统的标定,并分别从系统检测误差、检测精度、检测稳定度和检测单一性等多方面进行了实验,实验数据表明,本系统在检测10-1000ppm浓度范围内的乙炔气体时,系统检测精度为10ppm,检测误差随着检测浓度的增大而减小,且系统对于乙炔气体浓度的检测具有良好的稳定性和检测单一性。
页数	81
DOI	311C5C73F24B77D81178E68EAA87D7FF
语种	中文
引用统计
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/63921
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	陈越. 基于TDLAS技术的小型化乙炔气体检测系统的研制[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2019.

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基于TDLAS技术的小型化乙炔气体检测系（3843KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文