利用LED檢測甲烷濃度的實驗研究

【摘要】：一方面，甲烷是大氣中碳氫化合物的主要成分，約占其總量的85%-95%，在全球范圍進行連續(xù)監(jiān)測的大氣氣體中，它一直占有優(yōu)先的地位。另一方面，隨著世界各國大力發(fā)展石油-天然氣工業(yè)以及煤炭工業(yè)，與甲烷泄漏相關(guān)的事故也日益增加。所以，各種測量甲烷濃度的方法也應運而生，本文介紹如何利用LED測量甲烷濃度，從而提供了一種價格比較低廉的測量方法。 本論文分為理論和實驗兩個部分，理論部分著重討論了在各種模式下譜帶吸收系數(shù)的計算、探測氣體濃度的常用方法。實驗部分里用了一種近似于差分吸收方法的技術(shù)對甲烷和空氣的混合氣體進行了測量，并將計算結(jié)果與甲烷實際的濃度進行了比較，得到了比較理想的實驗結(jié)果 我們知道，當一束光經(jīng)過吸收氣體后，其光強由 變?yōu)? 如果再讓這束光經(jīng)過標準具，其出射光強為 現(xiàn)在我們調(diào)節(jié)F-P的腔長，使標準具的透過率曲線在一定的波數(shù)范圍內(nèi)掃描，當腔長為 時，出射光強最小為 WP=108 當腔長調(diào)到 時，光強最大為 則 整理得 所以，通過測量 和 ，我們就可以計算出待測甲烷氣體的濃度。實驗的結(jié)構(gòu)圖如下 圖1 實驗裝置圖 WP=109 在實驗中我們測量了甲烷濃度為10%, 5%, 2%, 1%, 0.5%下的甲烷和空氣的混合物，分析了實驗誤差，進行了參數(shù)設(shè)置，從而得到了較好的測量結(jié)果。圖2為計算結(jié)果與甲烷實際濃度的比較。 圖2. 甲烷濃度C與 的關(guān)系圖，直線為理論計算值，圓形圖標為U型計測得的甲烷濃度。 【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：X831
【目錄】：

• 前言7-9
• 第一章 紅外輻射的傳輸9-39
• 1.1 大氣的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)9-12
• 1.1.1 大氣的組成及其分布9-11
• 1.1.2 大氣的溫度和壓強分布11-12
• 1.2 大氣吸收衰減的計算12-37
• 1.2.1 大氣組分紅外吸收光譜及其特征12-14
• 1.2.2 分子吸收的模型計算法14-35
• 1.2.3 分子吸收的逐線計算法35-37
• 1.3 其他效應對輻射傳輸?shù)挠绊?/span>37-39
• 第二章 探測氣體濃度的常用方法39-52
• 2.1 光譜遙感測量的原理39-40
• 2.2 傅氏變換紅外光譜吸收技術(shù)40-42
• 2.3 差分光學吸收光譜技術(shù)42-45
• 2.4 激光長程吸收45-49
• 2.5 差分吸收激光雷達49-52
• 第三章 分子光譜52-68
• 3.1 分子的轉(zhuǎn)動光譜53-58
• 3.2 分子的振動光譜58-60
• 3.3 振動-轉(zhuǎn)動光譜60-66
• 3.4 甲烷的光譜66-68
• 第四章 實驗儀器的基礎(chǔ)知識68-86
• 4.1 鎖相放大器68-74
• 4.2 法布里-珀羅標準具74-81
• 4.3 真空系統(tǒng)81-86
• 第五章 實驗方案及數(shù)據(jù)86-104
• 5.1 實驗方案86-295
• 5.2 實驗方案295-104
• 參考文獻104-106
• 論文總結(jié)106-107
• 中文摘要107-110
• 英文摘要110-114
• 發(fā)表論文情況114-115
• 致謝115

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