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甲烷氣體近紅外光聲光譜及痕量探測技術(shù)研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時間:2024-08-18 21:12:01
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甲烷氣體近紅外光聲光譜及痕量探測技術(shù)研究【摘要】:甲烷是一種被公認(rèn)的最重要的溫室氣體之一,據(jù)報道,一分子甲烷的紅外線吸收能力是一分子二氧化碳紅外吸收能力的10~30倍,并且其溫室效

【摘要】: 甲烷是一種被公認(rèn)的最重要的溫室氣體之一,據(jù)報道,一分子甲烷的紅外線吸收能力是一分子二氧化碳紅外吸收能力的10~30倍,并且其溫室效應(yīng)貢獻(xiàn)約占全球溫室效應(yīng)總貢獻(xiàn)的15%。并且大氣中的甲烷濃度一直以每年百分之一的速度增加。因此,研究甲烷氣體濃度探測是非常重要并且十分有意義。目前,光聲光譜已被證明是一個非常靈敏有效的氣體監(jiān)測方法。 本文介紹了一種基于1.653μm分布反饋式(DFB)半導(dǎo)體激光器的共振光聲光譜系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、價格低廉等優(yōu)點。對光聲光譜系統(tǒng)的響應(yīng)特性進(jìn)行了實驗研究,對光聲光譜系統(tǒng)進(jìn)行振幅調(diào)制和波長調(diào)制兩種方法進(jìn)行了實驗對比研究。并用此系統(tǒng)對室外空氣中的甲烷(CH_4)進(jìn)行了測量,得到了100ppbv的探測靈敏度。 其內(nèi)容將分成以下五個章節(jié)分別描述: 首先,我們介紹了光聲光譜的起源與發(fā)展歷程,以及其技術(shù)特點和應(yīng)用。結(jié)合光聲光譜的特點,最后引出開展光聲光譜技術(shù)甲烷痕量探測的背景和動機(jī)。 第二章主要介紹光聲光譜技術(shù)的理論基礎(chǔ)—紅外吸收理論,詳細(xì)闡述了光聲效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制和光聲光譜技術(shù)的氣體檢測原理。 第三章重點介紹我們所建立的這套基于1.653μm分布反饋式(DFB)半導(dǎo)體激光器的共振光聲光譜系統(tǒng)。內(nèi)容包括:系統(tǒng)的工作原理、總體架構(gòu)、設(shè)備選擇及依據(jù);最后針對系統(tǒng)不完善的地方進(jìn)行了仔細(xì)分析,并提出了針對性的解決方案。 第四章主要對光聲光譜技術(shù)在痕量氣體探測領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行可行性分析,描述了光聲光譜系統(tǒng)中激光定標(biāo)的過程以及對本系統(tǒng)的優(yōu)化處理,最后針對1.653μm DFB半導(dǎo)體激光測量甲烷氣體分子的應(yīng)用研究,提出了最佳的甲烷探測方案。 最后介紹了光聲光譜技術(shù)雖然是痕量氣體探測領(lǐng)域一種較為先進(jìn)的技術(shù),但同樣也存在有許多問題需要改善,探測靈敏度、小型化設(shè)計還有待提高。 【關(guān)鍵詞】:近紅外DFB二極管激光 共振光聲光譜 CH_4探測
【學(xué)位授予單位】:鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2009
【分類號】:O433.1
【目錄】:
  • 摘要3-5
  • Abstract5-7
  • 目錄7-8
  • 引言8-10
  • 第一章 概述10-18
  • 1.1 光聲光譜技術(shù)的起源與發(fā)展10-13
  • 1.2 光聲光譜技術(shù)的特點與應(yīng)用13-16
  • 1.3 利用光聲光譜技術(shù)進(jìn)行甲烷痕量探測的背景和動機(jī)16-17
  • 1.4 本文研究的內(nèi)容17-18
  • 第二章 光聲光譜檢測基本原理18-24
  • 2.1 引言18
  • 2.2 紅外吸收原理18-20
  • 2.3 光聲效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)制20-23
  • 2.4 光聲光譜技術(shù)的氣體檢測原理23-24
  • 第三章 甲烷光聲光譜檢測系統(tǒng)24-38
  • 3.1 引言24
  • 3.2 系統(tǒng)工作原理與總體架構(gòu)24-25
  • 3.3 主要試驗儀器25-29
  • 3.4 實驗設(shè)備的選擇及依據(jù)29-35
  • 3.5 系統(tǒng)問題的產(chǎn)生與解決方案35-38
  • 第四章 光聲光譜技術(shù)氣體探測研究38-50
  • 4.1 光聲光譜技術(shù)在痕量氣體探測領(lǐng)域的研究38-40
  • 4.2 激光定標(biāo)40-42
  • 4.3 系統(tǒng)優(yōu)化42-46
  • 4.4 1.65μm DFB半導(dǎo)體激光測量甲烷氣體分子的應(yīng)用研究46-50
  • 第五章 結(jié)論與展望50-51
  • 5.1 結(jié)論50
  • 5.2 展望50-51
  • 參考文獻(xiàn)51-55
  • 致謝55


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