准连续信号相敏检测方法及其在光谱分析中的应用
发布时间：2022-12-18 03:29
准连续信号在多个领域有广泛应用，是一种重要的调制信号形式。准连续调制光谱测量技术具有快速、高灵敏、适用范围广及选择性好的特点，适合应用于工业流程中的气体监测。但是目前并没有适合于准连续信号相敏检测的方法，而使用传统锁相放大器又造成准连续调制光谱的测量结果存在较大误差甚至失效。因此，本文对准连续信号相敏检测方法及其在光谱分析中的应用进行了深入研究，具体研究内容和创新性成果概况如下： 1.建立了准连续信号中滤除无效信号和修正干扰信号的准则，设计了适用于准连续信号的软件锁相放大器，并结合准连续调制光谱技术完成了仿真与实验验证。将设计的软件锁相应用于准连续调制光谱测量系统，通过实验建立了扫描频率、调制频率及软件锁相时间常数三者之间的经验模型，为准连续调制光谱测量效率的提高及实际推广奠定了理论基础。 2.基于设计的软件锁相构建准连续调制光谱测量系统，并与传统锁相放大器（SR844）的解调结果进行了对比。结果表明软件锁相能够解决波形失真、失锁等问题，尤其是可以提高信号的信噪比，Allan方差分析表明，基于软件锁相的准连续调制光谱测量系统拥有更低的检测极限。利用该测量系统对不同浓度梯度和...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 本课题研究背景及意义
1.2 相敏检测应用领域及其发展趋势
1.2.1 相敏检测技术及其历程
1.2.2 相敏检测技术特点
1.2.3 相敏检测应用领域
1.2.4 相敏检测技术发展趋势
1.3 相敏检测技术国内外发展
1.3.1 国外发展
1.3.2 国内发展
1.4 文章的研究内容及章节安排
1.4.1 文章的研究内容
1.4.2 文章的结构安排
第二章 相敏检测技术
2.1 引言
2.2 相敏检测原理
2.3 锁相放大器
2.3.1 锁相放大器基本原理
2.3.2 锁相放大器工作参数
2.4 准连续信号
2.5 准连续信号相敏检测方法
2.5.1 准连续信号的组成
2.5.2 准连续信号相敏检测
2.6 本章小结
第三章 准连续信号相敏检测软件实现
3.1 引言
3.2 波长调制光谱测量
3.2.1 波长调制光谱测量系统
3.2.2 波长调制光谱基本原理
3.2.3 波长调制光谱的Fourier变换分析
3.2.4 波长调制光谱的分析信号
3.3 准连续光谱吸收信号的锁相解调仿真
3.3.1 Lorentz线型准连续光谱吸收信号锁相解调仿真
3.3.2 Gauss线型准连续光谱吸收信号锁相解调仿真
3.4 锁相工作参数对TDLAS测量信号解调的影响
3.4.1 实验系统
3.4.2 实验结果及分析
3.4.3 实验结论
3.5 锁相工作参数在TDLAS解调中的选取
3.5.1 实验系统
3.5.2 实验结果及分析
3.5.3 分析讨论
3.6 本章小结
第四章 准连续调制激光吸收谱测量分析
4.1 引言
4.2 准连续调制激光吸收谱解调方法研究
4.2.1 准连续调制激光吸收谱实验系统构建
4.2.2 实验结果及分析
4.2.3 实验结论
4.3 连续与准连续调制激光吸收谱软件解调结果比较研究
4.3.1 准连续调制激光吸收谱实验系统构建
4.3.2 实验结果及分析
4.3.3 实验结论
4.4 本章小结
第五章 准连续调制激光吸收谱测量气体的实验研究
5.1 气体浓度反演原理
5.2 CO气体梯度浓度实验
5.3 压力变化对CO测量实验的影响
5.4 温度变化对CO测量实验的影响
5.5 本章小结
第六章 结论
6.1 本文研究工作总结
6.2 创新点总结
6.3 工作展望
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]准连续激光调制吸收光谱的解调方法研究[J]. 邵欣,刘福贵,杜振辉,王维. 光谱学与光谱分析. 2014(05)
[2]Dynamic thermal modeling and parameter identification for a monolithic laser diode module[J]. 李金义,杜振辉,马艺闻,徐可欣. Chinese Physics B. 2013(03)
[3]我国焦炉气化工利用现状及前景展望[J]. 齐景丽,孔繁荣. 天然气化工（C1化学与化工）. 2013(01)
[4]基于Simulink的锁相放大器微弱信号检测仿真分析[J]. 赵淑平. 数字技术与应用. 2012(11)
[5]国内外炼焦煤选煤厂技术装备现状及对比分析[J]. 邢玉梅,汤凯,陈艳春. 选煤技术. 2012(05)
[6]连续和准连续激光调制谱分析技术的比对研究[J]. 杜振辉,高东宇,齐汝宾,徐晓斌,焦萌. 光谱学与光谱分析. 2012(06)
[7]用于电穿孔效应实验的亚微秒脉冲电源研制[J]. 吴建星,杨宏春,杨啸林,张怡,曾刚,张晓宇. 实验技术与管理. 2012(05)
[8]基于同步检波的单通道磁感应成像技术研究[J]. 罗海军,何为,徐征,李冰. 仪器仪表学报. 2012(04)
[9]准连续激光调制吸收谱的多谐波分析[J]. 齐汝宾,杜振辉,孟繁莉,李金义,高东宇,徐晓斌,陈文亮,徐可欣. 光谱学与光谱分析. 2012(03)
[10]焦炉煤气的回收与利用现状及发展方向[J]. 邵秀永. 河北化工. 2012(02)
博士论文
[1]LTE-Advanced系统中若干关键技术的研究[D]. 彭岳峰.北京交通大学 2013
[2]准连续激光波长调制光谱的理论与实验研究[D]. 齐汝宾.天津大学 2012
[3]焦炉煤气催化转化制氢镍基催化剂的研究[D]. 程红伟.上海大学 2009
[4]气体监测的可调谐多模二极管激光关联光谱技术研究[D]. 娄秀涛.哈尔滨工业大学 2009
[5]焦炉煤气合成甲醇和发电系统关键技术研究[D]. 张学镭.华北电力大学（河北） 2007
硕士论文
[1]基于FPGA的数字锁相放大器的设计与研究[D]. 许文佳.吉林大学 2012
[2]基于DSP的数字锁相放大器的设计[D]. 李凤鸣.哈尔滨工程大学 2011
[3]基于准连续激光调制吸收光谱检测技术的研究[D]. 翟雅琼.天津大学 2009
[4]炼焦生产大气污染物排放特征研究[D]. 李从庆.西南大学 2009
[5]焦炉大气污染物排放及清洁生产研究[D]. 邹学军.内蒙古大学 2007
[6]基于Labview控制锁相放大器在目标激光散射实验中的应用[D]. 王琼.西安电子科技大学 2006
本文编号：3721242
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 本课题研究背景及意义
1.2 相敏检测应用领域及其发展趋势
1.2.1 相敏检测技术及其历程
1.2.2 相敏检测技术特点
1.2.3 相敏检测应用领域
1.2.4 相敏检测技术发展趋势
1.3 相敏检测技术国内外发展
1.3.1 国外发展
1.3.2 国内发展
1.4 文章的研究内容及章节安排
1.4.1 文章的研究内容
1.4.2 文章的结构安排
第二章 相敏检测技术
2.1 引言
2.2 相敏检测原理
2.3 锁相放大器
2.3.1 锁相放大器基本原理
2.3.2 锁相放大器工作参数
2.4 准连续信号
2.5 准连续信号相敏检测方法
2.5.1 准连续信号的组成
2.5.2 准连续信号相敏检测
2.6 本章小结
第三章 准连续信号相敏检测软件实现
3.1 引言
3.2 波长调制光谱测量
3.2.1 波长调制光谱测量系统
3.2.2 波长调制光谱基本原理
3.2.3 波长调制光谱的Fourier变换分析
3.2.4 波长调制光谱的分析信号
3.3 准连续光谱吸收信号的锁相解调仿真
3.3.1 Lorentz线型准连续光谱吸收信号锁相解调仿真
3.3.2 Gauss线型准连续光谱吸收信号锁相解调仿真
3.4 锁相工作参数对TDLAS测量信号解调的影响
3.4.1 实验系统
3.4.2 实验结果及分析
3.4.3 实验结论
3.5 锁相工作参数在TDLAS解调中的选取
3.5.1 实验系统
3.5.2 实验结果及分析
3.5.3 分析讨论
3.6 本章小结
第四章 准连续调制激光吸收谱测量分析
4.1 引言
4.2 准连续调制激光吸收谱解调方法研究
4.2.1 准连续调制激光吸收谱实验系统构建
4.2.2 实验结果及分析
4.2.3 实验结论
4.3 连续与准连续调制激光吸收谱软件解调结果比较研究
4.3.1 准连续调制激光吸收谱实验系统构建
4.3.2 实验结果及分析
4.3.3 实验结论
4.4 本章小结
第五章 准连续调制激光吸收谱测量气体的实验研究
5.1 气体浓度反演原理
5.2 CO气体梯度浓度实验
5.3 压力变化对CO测量实验的影响
5.4 温度变化对CO测量实验的影响
5.5 本章小结
第六章 结论
6.1 本文研究工作总结
6.2 创新点总结
6.3 工作展望
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]准连续激光调制吸收光谱的解调方法研究[J]. 邵欣,刘福贵,杜振辉,王维. 光谱学与光谱分析. 2014(05)
[2]Dynamic thermal modeling and parameter identification for a monolithic laser diode module[J]. 李金义,杜振辉,马艺闻,徐可欣. Chinese Physics B. 2013(03)
[3]我国焦炉气化工利用现状及前景展望[J]. 齐景丽,孔繁荣. 天然气化工（C1化学与化工）. 2013(01)
[4]基于Simulink的锁相放大器微弱信号检测仿真分析[J]. 赵淑平. 数字技术与应用. 2012(11)
[5]国内外炼焦煤选煤厂技术装备现状及对比分析[J]. 邢玉梅,汤凯,陈艳春. 选煤技术. 2012(05)
[6]连续和准连续激光调制谱分析技术的比对研究[J]. 杜振辉,高东宇,齐汝宾,徐晓斌,焦萌. 光谱学与光谱分析. 2012(06)
[7]用于电穿孔效应实验的亚微秒脉冲电源研制[J]. 吴建星,杨宏春,杨啸林,张怡,曾刚,张晓宇. 实验技术与管理. 2012(05)
[8]基于同步检波的单通道磁感应成像技术研究[J]. 罗海军,何为,徐征,李冰. 仪器仪表学报. 2012(04)
[9]准连续激光调制吸收谱的多谐波分析[J]. 齐汝宾,杜振辉,孟繁莉,李金义,高东宇,徐晓斌,陈文亮,徐可欣. 光谱学与光谱分析. 2012(03)
[10]焦炉煤气的回收与利用现状及发展方向[J]. 邵秀永. 河北化工. 2012(02)
博士论文
[1]LTE-Advanced系统中若干关键技术的研究[D]. 彭岳峰.北京交通大学 2013
[2]准连续激光波长调制光谱的理论与实验研究[D]. 齐汝宾.天津大学 2012
[3]焦炉煤气催化转化制氢镍基催化剂的研究[D]. 程红伟.上海大学 2009
[4]气体监测的可调谐多模二极管激光关联光谱技术研究[D]. 娄秀涛.哈尔滨工业大学 2009
[5]焦炉煤气合成甲醇和发电系统关键技术研究[D]. 张学镭.华北电力大学（河北） 2007
硕士论文
[1]基于FPGA的数字锁相放大器的设计与研究[D]. 许文佳.吉林大学 2012
[2]基于DSP的数字锁相放大器的设计[D]. 李凤鸣.哈尔滨工程大学 2011
[3]基于准连续激光调制吸收光谱检测技术的研究[D]. 翟雅琼.天津大学 2009
[4]炼焦生产大气污染物排放特征研究[D]. 李从庆.西南大学 2009
[5]焦炉大气污染物排放及清洁生产研究[D]. 邹学军.内蒙古大学 2007
[6]基于Labview控制锁相放大器在目标激光散射实验中的应用[D]. 王琼.西安电子科技大学 2006
本文编号：3721242
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