基于红外光谱的CO气体浓度检测系统研究

发布时间：2023-02-18 11:59

　　随着经济社会的快速发展，工业化程度日益加深，大气污染愈加严重。一氧化碳（CO）是大气主要污染物之一，因此，CO的有效动态监测是一个具有重大意义的课题。传统的电式气体传感器在使用过程中可能会产生电火花并甚至爆炸；而光学传感器采用光作为信息载体，因此可以应用于在密闭或者危险环境中的检测。本文主要针对CO气体光学传感器的理论和实验设计进行研究。本文的主要工作内容如下： 1、分析研究了CO气体传感器的背景、意义和发展现状。简要描述了气体传感器的原理和分类，着重论述了几种典型CO气体的光学检测方法，为基于红外光谱的CO气体传感器的制作奠定了理论基础。 2、简单介绍了气体分子吸收光谱原理，并对基于气体分子吸收光谱理论的比尔－朗伯（Beer-Lambert）定律进行了详细的介绍。利用哈佛大学的HITRAN软件结合气体分子吸收光谱理论着重讨论了CO气体的红外吸收谱线。论述了光谱吸收型CO气体检测系统的原理，并对差分吸收型传感系统的数学模型进行了分析。 3、详细介绍了两种基于光谱吸收型的CO浓度检测系统。一种基于中红外光源（中心波长4.45um），设计了光源驱动电路和光电探测电路，提高了系统的精确性能，...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目次
图清单
表清单
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 气体传感器
        1.2.1 电化学气体传感器
        1.2.2 半导体气体传感器
        1.2.3 光纤气体传感器
        1.2.4 其它气体传感器
    1.3 CO 气体浓度的光学检测方法
    1.4 本文的研究意义
    1.5 本文的主要研究内容
2 基于红外光谱的 CO 气体浓度检测原理
    2.1 气体分子吸收光谱
    2.2 比尔-朗伯定律
    2.3 CO 吸收谱线的研究
    2.4 光谱吸收型 CO 气体浓度检测原理
    2.5 差分吸收型 CO 气体浓度检测模型
    2.6 本章小结
3 CO 气体浓度检测系统的结构设计
    3.1 基于中红外光谱的系统设计与分析
        3.1.1 系统总结构
        3.1.2 光源的选择及驱动电路设计
        3.1.3 气室设计
        3.1.4 光电检测电路设计
        3.1.5 基于 ARM 的数据处理及显示
        3.1.6 测量结果及分析
    3.2 基于近红外光谱的系统设计与分析
        3.2.1 系统总结构
        3.2.2 气室设计
        3.2.3 测量结果及分析
    3.3 两种系统方案的特性
    3.4 本章小结
4 总结与展望
    4.1 主要工作总结
    4.2 展望
参考文献
作者简历



本文编号：3744923