基于多散射介质内气体吸收光谱技术的甲烷气体检测方法研究

发布时间：2018-01-19 08:16

  本文关键词： 可调谐半导体激光器吸收光谱技术(TDLAS) 多散射介质内的气体吸收光谱技术(GASMAS) 多孔散射介质材料 甲烷气体的吸收光谱测量　出处：《浙江大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：可调谐半导体激光器吸收光谱技术(TDLAS)是一种应用广泛的气体传感技术,利用该项技术对甲烷气体的探测也有了很好的发展。本课题结合了TDLAS技术和散射介质内的光传播问题,利用多散射介质内的气体吸收光谱技术(GASMAS)对甲烷气体在多孔散射介质材料中的吸收问题展开了相应的研究。本课题的研究工作包括,使用安置了氧化铝粉末烧结制成的散射材料的小型气室,结合基于高速数据采集卡的输入输出控制设备,搭建一整套结构紧凑的甲烷气体光学测量系统,研究了多孔散射介质内的甲烷气体的吸收光谱。对于甲烷气体的测量,我们选用了DFB激光器,并且经实验验证,在15℃的工作温度,60 mA的中心驱动电流的条件下,输出符合我们预期的扫过甲烷气体在近红外波段吸收峰的,中心波长为1653.7 nm的激光；采用了幅值为75mV的调制信号,使计算得到的二次谐波信号达到最优化；使用了傅里叶变换结合Levenberg-Marquardt最优化拟合算法对测量结果信号进行后处理及分析。基于上述研究,我们使得实验测量系统的线性相关度达到0.998,实验测量系统的最优灵敏度在积分时长为120秒时达到9.13ppm。而对于多散射介质的甲烷气体交换特性的研究显示,本系统的气体交换过程时间为13秒左右,表明本测量系统具有较好的气体交换特性。
[Abstract]:Tunable semiconductor laser absorption spectroscopy (TDLAS) is a widely used gas sensing technology. The use of this technology to detect methane gas has also made a good development. This subject combines TDLAS technology and light propagation in scattering media. Gas absorption spectroscopy in multi-scattering media is used to study the absorption of methane in porous scattering media. The research work includes. A compact optical measurement system of methane gas was built by using a small gas chamber with scattered material made from alumina powder and an input and output control equipment based on high-speed data acquisition card. The absorption spectrum of methane gas in porous scattering medium is studied. For the measurement of methane gas, DFB laser is selected and verified by experiment, working temperature is 15 鈩，

本文编号：1443373