TDLAS系统中的噪声抑制研究
发布时间：2021-09-27 21:07
气体检测在石油化学工业、医学、大气环境监测等领域发挥着非常重要作用。在众多气体检测技术中,可调谐二极管激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术以灵敏度高、选择性好、响应速度快、可实时检测等特点而被广泛应用。气体检测的性能指标提升极为重要。影响TDLAS系统性能提升的最重要指标之一是检测极限。检测极限的改善主要受限于系统噪声。而干涉条纹噪声是TDLAS系统最重要的噪声,抑制干涉条纹的最重要的方法是双频调制法和光程调制法,目前,仍缺乏系统性的理论研究。论文对采用波长调制（Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS）技术的 TDLAS 系统中的干涉条纹进行了深入研究,对目前的几种干涉条纹抑制方法进行理论分析,提出改进方法。本文,以甲烷检测为例,通过理论推导,模型仿真和实验验证的方式开展研究。文章的主要工作和创新点如下:1.介绍了红外气体吸收检测技术,包括气体分子光谱吸收理论以及WMS技术。介绍了检测系统以及温度控制。检测系统包括光电检测系统和机械光学系统。给出了温度控制对检测灵敏度...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
金属氧化物半导体检测器常见结构hol
声光谱技术??技术原理图如图１．４所示，通过对光调制，产生与检测气体吸收波信号，这种光声信号被气体吸收，气体分子被激发且经过弛豫过程，高，体积膨胀，膨胀产生压强被麦克风检出，得到气体浓度［５（）］。Ｐ种零背景测量技术，当没有光被吸收时，不会有信号产生，因而ＰＡ达到非常高的精度和灵敏度，但是它的缺点是对背景噪声和振动非，它不能连续测量，需要把待检测气体提前充入密闭气室才能测量，量系统涉及到相对复杂的光学、声学设备，它很难被广泛应用［２］。??＾?ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ??ｒｐ：?Ａ?ｆ「丁丨??１?——ｊ—．．―士―——＾??ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ?＾?二?ｊ?？—??＾．－二￣￣??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于经验模态分解的可调谐半导体激光吸收光谱中干涉条纹的抑制[J]. 郭心骞,邱选兵,季文海,邵李刚,刘淑平,李传亮,马维光. 激光与光电子学进展. 2018(11)
[2]可调谐二极管激光吸收光谱技术的应用研究进展[J]. 聂伟,阚瑞峰,杨晨光,陈兵,许振宇,刘文清. 中国激光. 2018(09)
[3]Widely tunable laser frequency offset locking to the atomic resonance line with frequency modulation spectroscopy[J]. 王安琪,孟至欣,冯焱颖. Chinese Optics Letters. 2018(05)
[4]球载TDLAS的对流层CO2浓度廓线探测[J]. 姚路,刘文清,刘建国,阚瑞峰,许振宇,阮俊,袁松. 光谱学与光谱分析. 2015(10)
[5]L-M非线性拟合的TDLAS氧气测量研究[J]. 阎杰,翟畅,王晓牛,黄文平. 光谱学与光谱分析. 2015(06)
[6]基于MATLAB洛伦兹线型非线性拟合算法实现[J]. 徐秀敏,张玉钧,何莹,尤坤,王立明,周毅,高彦伟,刘建国. 大气与环境光学学报. 2015(03)
[7]温室气体及碳同位素比值红外光谱反演精度的影响因素研究[J]. 李相贤,徐亮,高闽光,童晶晶,冯明春,刘建国,刘文清. 物理学报. 2015(02)
[8]红外气体检测技术在天然气安全生产中的应用[J]. 李黎,王一丁,李树维. 天然气工业. 2011(01)
[9]热导式气体传感器工作原理及检测方法改进[J]. 杜彬贤,陈今润,尹军. 化学工程与装备. 2010(02)
[10]利用热导检测器实时检测混合气体组分含量的方法及装置[J]. 费广平,李瑞军,解东来,乔伟艳. 化工进展. 2009(12)
博士论文
[1]金属氧化物半导体化学传感器检测环境有毒气体[D]. 田野.北京化工大学 2018
[2]星载温室气体探测IPDA激光雷达指标论证[D]. 马晖.中国科学技术大学 2018
[3]地基激光雷达对临近空间大气的探测研究[D]. 邓潘.中国科学技术大学 2018
[4]基于傅里叶变换红外光谱的生物毒性测试方法及咪唑类离子液体毒性作用机制研究[D]. 胡立新.中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所) 2018
[5]基于稳定氧化锆和复合氧化物敏感电极的全固态电化学气体传感器研究[D]. 刘方猛.吉林大学 2017
[6]基于拟合优度检验的通信信号检测与识别技术[D]. 付永明.国防科学技术大学 2015
[7]基于软件锁相的TDLAS光纤混合式气体传感关键技术研究[D]. 孟云霞.天津大学 2015
[8]大气二氧化碳探测差分吸收激光雷达技术研究[D]. 刘豪.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[9]TDLAS气体检测灵敏度增强方法及其在漫反射率测量中的应用[D]. 高强.哈尔滨工业大学 2014
[10]调谐二极管激光吸收光谱中的若干关键技术研究[D]. 高楠.天津大学 2012
硕士论文
[1]基于氧化铟的半导体气体传感器的制备和研究[D]. 丁梦迪.吉林大学 2018
[2]基于可调谐半导体激光吸收谱技术的甲烷浓度检测[D]. 李志涛.电子科技大学 2017
[3]基于神经网络温度补偿的新型MEMS瓦斯传感器研制[D]. 金雷.中国矿业大学 2017
[4]TLAS系统中光学条纹干扰的机理、特性及消除方法研究[D]. 熊博.天津大学 2016
[5]瓦斯传感器的封装改进与检测方法研究[D]. 王文娟.中国矿业大学 2015
[6]车载激光天然气泄漏检测系统应用研究[D]. 董晓舟.山东大学 2014
[7]基于TDLAS的氧气测量仪器开发与非线性调谐研究[D]. 焦萌.天津大学 2014
本文编号：3410617
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
金属氧化物半导体检测器常见结构hol
声光谱技术??技术原理图如图１．４所示，通过对光调制，产生与检测气体吸收波信号，这种光声信号被气体吸收，气体分子被激发且经过弛豫过程，高，体积膨胀，膨胀产生压强被麦克风检出，得到气体浓度［５（）］。Ｐ种零背景测量技术，当没有光被吸收时，不会有信号产生，因而ＰＡ达到非常高的精度和灵敏度，但是它的缺点是对背景噪声和振动非，它不能连续测量，需要把待检测气体提前充入密闭气室才能测量，量系统涉及到相对复杂的光学、声学设备，它很难被广泛应用［２］。??＾?ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ??ｒｐ：?Ａ?ｆ「丁丨??１?——ｊ—．．―士―——＾??ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ?＾?二?ｊ?？—??＾．－二￣￣??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于经验模态分解的可调谐半导体激光吸收光谱中干涉条纹的抑制[J]. 郭心骞,邱选兵,季文海,邵李刚,刘淑平,李传亮,马维光. 激光与光电子学进展. 2018(11)
[2]可调谐二极管激光吸收光谱技术的应用研究进展[J]. 聂伟,阚瑞峰,杨晨光,陈兵,许振宇,刘文清. 中国激光. 2018(09)
[3]Widely tunable laser frequency offset locking to the atomic resonance line with frequency modulation spectroscopy[J]. 王安琪,孟至欣,冯焱颖. Chinese Optics Letters. 2018(05)
[4]球载TDLAS的对流层CO2浓度廓线探测[J]. 姚路,刘文清,刘建国,阚瑞峰,许振宇,阮俊,袁松. 光谱学与光谱分析. 2015(10)
[5]L-M非线性拟合的TDLAS氧气测量研究[J]. 阎杰,翟畅,王晓牛,黄文平. 光谱学与光谱分析. 2015(06)
[6]基于MATLAB洛伦兹线型非线性拟合算法实现[J]. 徐秀敏,张玉钧,何莹,尤坤,王立明,周毅,高彦伟,刘建国. 大气与环境光学学报. 2015(03)
[7]温室气体及碳同位素比值红外光谱反演精度的影响因素研究[J]. 李相贤,徐亮,高闽光,童晶晶,冯明春,刘建国,刘文清. 物理学报. 2015(02)
[8]红外气体检测技术在天然气安全生产中的应用[J]. 李黎,王一丁,李树维. 天然气工业. 2011(01)
[9]热导式气体传感器工作原理及检测方法改进[J]. 杜彬贤,陈今润,尹军. 化学工程与装备. 2010(02)
[10]利用热导检测器实时检测混合气体组分含量的方法及装置[J]. 费广平,李瑞军,解东来,乔伟艳. 化工进展. 2009(12)
博士论文
[1]金属氧化物半导体化学传感器检测环境有毒气体[D]. 田野.北京化工大学 2018
[2]星载温室气体探测IPDA激光雷达指标论证[D]. 马晖.中国科学技术大学 2018
[3]地基激光雷达对临近空间大气的探测研究[D]. 邓潘.中国科学技术大学 2018
[4]基于傅里叶变换红外光谱的生物毒性测试方法及咪唑类离子液体毒性作用机制研究[D]. 胡立新.中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所) 2018
[5]基于稳定氧化锆和复合氧化物敏感电极的全固态电化学气体传感器研究[D]. 刘方猛.吉林大学 2017
[6]基于拟合优度检验的通信信号检测与识别技术[D]. 付永明.国防科学技术大学 2015
[7]基于软件锁相的TDLAS光纤混合式气体传感关键技术研究[D]. 孟云霞.天津大学 2015
[8]大气二氧化碳探测差分吸收激光雷达技术研究[D]. 刘豪.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[9]TDLAS气体检测灵敏度增强方法及其在漫反射率测量中的应用[D]. 高强.哈尔滨工业大学 2014
[10]调谐二极管激光吸收光谱中的若干关键技术研究[D]. 高楠.天津大学 2012
硕士论文
[1]基于氧化铟的半导体气体传感器的制备和研究[D]. 丁梦迪.吉林大学 2018
[2]基于可调谐半导体激光吸收谱技术的甲烷浓度检测[D]. 李志涛.电子科技大学 2017
[3]基于神经网络温度补偿的新型MEMS瓦斯传感器研制[D]. 金雷.中国矿业大学 2017
[4]TLAS系统中光学条纹干扰的机理、特性及消除方法研究[D]. 熊博.天津大学 2016
[5]瓦斯传感器的封装改进与检测方法研究[D]. 王文娟.中国矿业大学 2015
[6]车载激光天然气泄漏检测系统应用研究[D]. 董晓舟.山东大学 2014
[7]基于TDLAS的氧气测量仪器开发与非线性调谐研究[D]. 焦萌.天津大学 2014
本文编号：3410617
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