基于吸收光譜技術(shù)的工業(yè)氣體監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來隨著工業(yè)的發(fā)展,大氣污染問題日益突出,不僅嚴(yán)重影響了人們的日常生活,而且也極大地制約了社會的可持續(xù)發(fā)展。一氧化碳是污染氣體中的重要成分,廣泛存在于人們的生活環(huán)境中,該氣體濃度過高時(shí)將嚴(yán)重威脅人類健康,因此對一氧化碳?xì)怏w排放進(jìn)行監(jiān)測和控制顯得十分緊迫。
　　目前一氧化碳?xì)怏w的檢測方法已經(jīng)比較成熟,但是尚不能滿足復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場中在線監(jiān)測、高靈敏度測量等要求?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)具有高選擇性、在線測量、高靈敏度、響應(yīng)速度快等

2、優(yōu)點(diǎn),經(jīng)過近30年的發(fā)展,已廣泛應(yīng)用于大氣化學(xué)研究和污染氣體監(jiān)測中,成為常用的大氣痕量氣體高靈敏度監(jiān)測技術(shù),并且各知名儀器制造商也都對激光氣體分析儀展開了研發(fā)。開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基于吸收光譜技術(shù)的一氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)是本文的主要研究內(nèi)容,不僅從理論上驗(yàn)證了基于吸收光譜技術(shù)進(jìn)行氣體濃度監(jiān)測的可行性,給出了嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推導(dǎo),而且設(shè)計(jì)了基于吸收光譜技術(shù)的氣體濃度監(jiān)測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
　　本文的研究工作主要從三個(gè)方面開展:一、對基于吸收光譜技術(shù)的

3、氣體濃度監(jiān)測方法理論進(jìn)行研究,從分子的角度闡明了激光光強(qiáng)信號被氣體分子吸收的機(jī)理,并介紹了吸收光譜技術(shù)的理論基礎(chǔ):朗伯-比爾定律;二、介紹基于吸收光譜技術(shù)的一氧化碳濃度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。首先,對該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、工作原理和硬件構(gòu)成進(jìn)行介紹,并著重對主控單元和光源模塊進(jìn)行闡述;其次,針對單中央處理芯片運(yùn)算速度慢,難以滿足本系統(tǒng)多通道采樣、多參數(shù)復(fù)雜運(yùn)算的要求,本文采用了雙中央處理器的設(shè)計(jì)模式來提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的運(yùn)行速度;再次,本系

4、統(tǒng)通過對二次諧波信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,得到被測氣體的濃度信息,設(shè)計(jì)了更符合工程實(shí)際的氣體濃度計(jì)算方法;最后,針對低濃度氣體的二次諧波信號信噪比較低的情況,設(shè)計(jì)了基于傅立葉變換的二次諧波濾波算法,并針對高溫高壓的復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場,設(shè)計(jì)了溫度壓力補(bǔ)償算法;三、利用本系統(tǒng)對一氧化碳?xì)怏w進(jìn)行實(shí)際測量,并將采集得到的一氧化碳?xì)怏w的二次諧波信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,濃度測量結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的基于吸收光譜技術(shù)的氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測量一氧化碳?xì)怏w濃度。