TDLAS氣體檢測儀器的研制及算法研究.pdf

1、當(dāng)今社會,氣體檢測技術(shù)已逐漸應(yīng)用到了煤炭、冶金、電力等工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)以及醫(yī)療、環(huán)保等社會領(lǐng)域,成為了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。隨著理論研究的不斷深入,各行各業(yè)對于氣體檢測技術(shù)也提出了更多更高的要求。常見的氣體檢測技術(shù)在操作流程、環(huán)境適用性、快速檢測能力、在線分析能力、氣體探測精度、遠(yuǎn)程遙感控制等方面存在著一定缺陷,已經(jīng)不能適應(yīng)快速發(fā)展的趨勢。本文研究的可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)兼具上述所有性能,逐漸為人們認(rèn)識

2、并采用。
　　針對不同氣體在近紅外光譜區(qū)域的吸收特點(diǎn),本文詳細(xì)介紹了吸收譜線形成的機(jī)理并提出了譜線選取方法的原則,成功研發(fā)了一臺普適的氣體檢測儀器。該儀器以TDLAS技術(shù)為理論基礎(chǔ),結(jié)合反射池及諧波檢測技術(shù),實現(xiàn)了多種氣體的實時濃度監(jiān)測、濃度數(shù)據(jù)存儲顯示、硬件系統(tǒng)反饋控制、系統(tǒng)自動線性校正等功能。該儀器輕巧靈便,操作簡單,為氣體檢測應(yīng)用領(lǐng)域提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
　　鑒于TDLAS諧波檢測系統(tǒng)的固有干擾已無法通過提高硬件性能

3、的方法進(jìn)行改善,本文應(yīng)用后續(xù)數(shù)據(jù)處理技術(shù),提出了小波變換算法,實現(xiàn)了檢測系統(tǒng)的噪聲去除和基線校正功能。實驗驗證,該方法針對系統(tǒng)固有噪聲的去除不僅效果好,而且效率高,同時為特殊環(huán)境中無法實現(xiàn)參考光路背景扣除的問題提供了實用的解決辦法。
　　在吸收譜線的選取過程中存在多方客觀因素的影響,某些氣體的所選譜線無法避免相鄰峰的干擾。本課題還針對此問題提出了差分折返算法的數(shù)學(xué)分析方法,利用鄰位相減及移位疊加的辦法對吸收峰形進(jìn)行擠壓,很好的解決