基于光声光谱法的痕量气体浓度检测技术研究

发布时间：2020-05-06 23:09

【摘要】：红外激光光声光谱技术具有检测灵敏度高、响应速度快、测量抗干扰能力强、检测范围广等优点,目前在微痕量气体检测方面得到了广泛应用。我们生活的环境中存在着许多种类的微痕量气体,对这些气体进行定性和定量分析无论是在生产工农领域、生物医学领域、环境检测领域都有着十分重要的意义。本文针对痕量气体浓度检测的需求,采用光声光谱技术,研制出一套用于痕量气体浓度检测的仪器,并对乙烯气体浓度进行了测量实验。主要的研究工作内容如下:1.本文详细剖析了红外光谱吸收理论以及利用光声光谱法检测痕量气体的基本原理。通过理论分析,建立了光声信号同气体浓度之间的关系,为后续采用光声光谱技术进行乙烯气体浓度测量研究建立了基础。2.针对痕量乙烯气体浓度的测量需求,研制出一套光声光谱痕量气体检测设备。其中,根据乙烯气体在近红外的吸收谱线,选择DFB半导体激光器作为辐射光源,该激光器具有结构紧凑、使用寿命长、响应速度快、单色性好,价格合理等优点;采用一阶纵向共振式圆柱形光声池,在理论分析的基础上,通过优化设计光声池尺寸有效地提高了仪器的检测灵敏度;选用稳定性强、结构紧凑耐用的微音器检测声音信号;提出并设计了仪器的电气系统。3.利用所研制的仪器,针对不同浓度下的乙烯气体进行了测量实验;通过实验,确定了温度和压强对测量灵敏度和准确度的影响;提出了温度和压强的修正方法,修正后的测量结果误差小于3ppm;将所研制仪器与气相色谱仪进行了对比实验,实验结果表明两者测量准确度基本一致,前者测量时间更短,更适合工程应用。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH744.4

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本文编号：2652015