氨氣的調(diào)諧二極管激光光譜傳感技術(shù)研究.pdf

1、氨氣在大氣含氮化合物中含量很大，僅次于N2和N2O，是大氣的主要污染源之一。隨著人類(lèi)生活質(zhì)量的提高，對(duì)周?chē)姝h(huán)境的要求也在不斷增加，因此開(kāi)展對(duì)周?chē)h(huán)境中氨氣的實(shí)時(shí)、在線檢測(cè)，具有十分重要的意義。然而目前在氨氣檢測(cè)的方法上，主要采用的是電化學(xué)法，該類(lèi)檢測(cè)方法采樣時(shí)間長(zhǎng)、測(cè)量精度低、易受外界環(huán)境影響，并且不易實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。本論文采用調(diào)諧二極管激光光譜傳感技術(shù)對(duì)大氣中氨氣濃度進(jìn)行檢測(cè)，該方法具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、選擇性好，以及可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)

2、在線連續(xù)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。本研究的成功，也可為該方法應(yīng)用于其他痕量氣體的檢測(cè)打下良好的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　本文以Lambert-Beer定律和氣體分子對(duì)光的選擇吸收性為理論基礎(chǔ)，介紹了調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)原理，并推導(dǎo)了該方法用于氮?dú)鈾z測(cè)的計(jì)算公式，為該方法用于氨氣檢測(cè)打下了理論基礎(chǔ)。根據(jù)氨氣在近紅外吸收峰的分布特點(diǎn)，研究了分布反饋(DFB)激光器的工作原理及激光器波長(zhǎng)隨電流變化的特性，選擇了中心頻率為1531.

3、14nm的DFB激光器作為實(shí)驗(yàn)用光源，并通過(guò)光譜儀實(shí)際測(cè)試了該激光器的輸出波長(zhǎng)特性。為提高系統(tǒng)檢測(cè)的靈敏度，論文研究了影響該檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)靈敏度的因素，提出了波長(zhǎng)調(diào)制方法和二次諧波檢測(cè)方法，以避免低頻噪聲的干擾并提高系統(tǒng)檢測(cè)的靈敏度。根據(jù)開(kāi)放光程檢測(cè)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于反射的光路系統(tǒng)。根據(jù)選擇的器件和檢測(cè)原理，做了整體的硬件電路系統(tǒng)，主要包括DFB激光器驅(qū)動(dòng)模塊、DFB激光器溫度控制模塊、激光的檢測(cè)接收模塊和數(shù)據(jù)采集與串口通信模塊。完成基于