光谱吸收式CO 2 气体浓度测量装置研究与实现
发布时间：2022-07-07 15:19
基于可调谐激光二极管的CO2气体浓度测量仪器存在使用成本高和功耗高等问题,为了便于测量CO2气体浓度,设计了一种基于光谱吸收式的CO2气体浓度测量装置。论文中,阐述了光谱吸收式CO2气体浓度测量原理和非分光红外技术,设计了基于光谱吸收式CO2气体浓度测量装置的硬件电路和软件程序,实现了对CO2气体浓度的测量和展示。其中硬件电路包括电源电路、光源调制电路、信号调理电路、温度测量电路、A/D转换、外部存储电路,RTC电路以及串口通信电路。而软件程序包括上位机程序和单片机程序。并且利用MySQL数据库技术,将测量数据完整的保存下来,为以后数据研究分析提供便利。在数据处理分析方面,利用标准浓度的CO2气体来标定测量装置,借助Origin软件完成对测量装置的数据拟合。针对温度对测量CO2气体浓度造成的干扰,论文采用径向基函数神经网络完成对光谱吸收式CO2浓度测量装置的温度补偿,通过实验证明,基于光谱吸...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 CO_2气体浓度测量的研究现状
1.2.2 红外CO_2传感技术研究现状
1.3 研究内容及结构安排
第2章 光谱吸收式CO_2气体浓度测量原理和技术
2.1 光谱吸收原理
2.1.1 分子能级结构
2.1.2 CO_2吸收光谱
2.2 红外CO_2气体浓度测量技术
2.2.1 朗伯-比尔定律
2.2.2 非分光红外检测模型
2.3 本章小结
第3章 测量装置设计方案
3.1 红外吸收光路设计
3.1.1 系统光源
3.1.2 红外探测器
3.1.3 气室设计
3.2 硬件电路
3.2.1 电源电路
3.2.2 光源调制电路
3.2.3 信号调理电路
3.2.4 温度测量电路
3.2.5 A/D转换电路
3.2.6 外部储存电路
3.2.7 串口通信电路
3.2.8 RTC电路
3.2.9 单片机及相关程序流程
3.3 上位机程序
3.3.1 上位机界面和功能
3.3.2 数据库设计
3.4 本章小结
第4章 测量装置测试
4.1 测量实验
4.2 数据拟合
4.3 稳定性试验
4.4 温度影响实验
4.4.1 温度对测量装置影响的分析
4.4.2 温度对测量装置的影响测试
4.5 本章小结
第5章 基于径向基函数神经网络的温度补偿
5.1 径向基函数神经网络结构
5.2 径向基函数神经网络学习算法
5.3 径向基函数神经网络温度补偿模型
5.4 温度补偿结果
5.5 本章小结
结论
附录
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]L-M贝叶斯正则化BP神经网络在红外CO2传感器的应用[J]. 赵久强,王震洲. 河北工业科技. 2018(04)
[2]非分光红外二氧化碳浓度测量仪的研究[J]. 王学水,张冉冉,池金波. 微型机与应用. 2016(19)
[3]矿用红外二氧化碳传感器设计[J]. 张海庆. 煤矿机电. 2015(06)
[4]基于非分散红外（NDIR）技术的土壤剖面二氧化碳浓度的测定[J]. 涂志华,赵阳,郑力文,贾国栋,陈丽华,余新晓. 光谱学与光谱分析. 2015(04)
[5]红外光谱法测定精四氯化钛中二氧化碳的含量（英文）[J]. 宋光林,罗运军,李晋庆,谭红. 光谱学与光谱分析. 2015(03)
[6]基于中红外光谱吸收技术的一氧化碳气体检测系统[J]. 李国林,董明,宋楠,宋芳,郑传涛,王一丁. 光谱学与光谱分析. 2014(10)
[7]基于中红外LED的CO2气体浓度检测系统研究[J]. 陈子聪,高致慧,曹志,杨勇,钟德辉. 激光与红外. 2012(11)
[8]基于红外光谱的煤矿新型瓦斯传感器的设计[J]. 杨柳. 微型机与应用. 2012(15)
[9]基于超窄线宽激光器的多气体光声光谱检测研究[J]. 陈霄,隋青美,苗飞,贾磊,王静. 光电子.激光. 2011(11)
[10]基于激光吸收光谱开放式大气CO2的在线监测[J]. 何莹,张玉钧,阚瑞峰,夏慧,耿辉,阮俊,王敏,崔小娟,刘文清. 光谱学与光谱分析. 2009(01)
博士论文
[1]基于中红外半导体激光器的气体检测系统的研制[D]. 李春光.吉林大学 2016
硕士论文
[1]基于红外吸收光谱的设施园艺二氧化碳检测系统的研究[D]. 郑玲娇.吉林大学 2017
[2]室内CO2浓度分布规律及满足呼吸区域预警值的新风量与人员密度关系研究[D]. 张鹏.武汉纺织大学 2017
[3]基于人工神经网络的电力SCADA系统的故障诊断[D]. 程楠.沈阳理工大学 2016
[4]红外吸收型CO2气体浓度测量技术研究[D]. 赵映.苏州大学 2015
[5]基于红外技术的二氧化碳监测系统研究[D]. 黄庆坤.河北农业大学 2014
[6]无线红外气体传感器模块的设计与实现[D]. 朱腾飞.华中科技大学 2014
[7]TDLAS气体检测仪器的研制及算法研究[D]. 郭媛.天津大学 2014
[8]基于TDLAS的CO2气体检测分析系统[D]. 罗淑芹.哈尔滨工业大学 2013
[9]红外吸收法CO2浓度监测系统的设计与组建[D]. 王倪颖.南京理工大学 2012
[10]基于红外传感的二氧化碳测量装置[D]. 王莉.苏州大学 2011
本文编号：3656669
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 CO_2气体浓度测量的研究现状
1.2.2 红外CO_2传感技术研究现状
1.3 研究内容及结构安排
第2章 光谱吸收式CO_2气体浓度测量原理和技术
2.1 光谱吸收原理
2.1.1 分子能级结构
2.1.2 CO_2吸收光谱
2.2 红外CO_2气体浓度测量技术
2.2.1 朗伯-比尔定律
2.2.2 非分光红外检测模型
2.3 本章小结
第3章 测量装置设计方案
3.1 红外吸收光路设计
3.1.1 系统光源
3.1.2 红外探测器
3.1.3 气室设计
3.2 硬件电路
3.2.1 电源电路
3.2.2 光源调制电路
3.2.3 信号调理电路
3.2.4 温度测量电路
3.2.5 A/D转换电路
3.2.6 外部储存电路
3.2.7 串口通信电路
3.2.8 RTC电路
3.2.9 单片机及相关程序流程
3.3 上位机程序
3.3.1 上位机界面和功能
3.3.2 数据库设计
3.4 本章小结
第4章 测量装置测试
4.1 测量实验
4.2 数据拟合
4.3 稳定性试验
4.4 温度影响实验
4.4.1 温度对测量装置影响的分析
4.4.2 温度对测量装置的影响测试
4.5 本章小结
第5章 基于径向基函数神经网络的温度补偿
5.1 径向基函数神经网络结构
5.2 径向基函数神经网络学习算法
5.3 径向基函数神经网络温度补偿模型
5.4 温度补偿结果
5.5 本章小结
结论
附录
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]L-M贝叶斯正则化BP神经网络在红外CO2传感器的应用[J]. 赵久强,王震洲. 河北工业科技. 2018(04)
[2]非分光红外二氧化碳浓度测量仪的研究[J]. 王学水,张冉冉,池金波. 微型机与应用. 2016(19)
[3]矿用红外二氧化碳传感器设计[J]. 张海庆. 煤矿机电. 2015(06)
[4]基于非分散红外（NDIR）技术的土壤剖面二氧化碳浓度的测定[J]. 涂志华,赵阳,郑力文,贾国栋,陈丽华,余新晓. 光谱学与光谱分析. 2015(04)
[5]红外光谱法测定精四氯化钛中二氧化碳的含量（英文）[J]. 宋光林,罗运军,李晋庆,谭红. 光谱学与光谱分析. 2015(03)
[6]基于中红外光谱吸收技术的一氧化碳气体检测系统[J]. 李国林,董明,宋楠,宋芳,郑传涛,王一丁. 光谱学与光谱分析. 2014(10)
[7]基于中红外LED的CO2气体浓度检测系统研究[J]. 陈子聪,高致慧,曹志,杨勇,钟德辉. 激光与红外. 2012(11)
[8]基于红外光谱的煤矿新型瓦斯传感器的设计[J]. 杨柳. 微型机与应用. 2012(15)
[9]基于超窄线宽激光器的多气体光声光谱检测研究[J]. 陈霄,隋青美,苗飞,贾磊,王静. 光电子.激光. 2011(11)
[10]基于激光吸收光谱开放式大气CO2的在线监测[J]. 何莹,张玉钧,阚瑞峰,夏慧,耿辉,阮俊,王敏,崔小娟,刘文清. 光谱学与光谱分析. 2009(01)
博士论文
[1]基于中红外半导体激光器的气体检测系统的研制[D]. 李春光.吉林大学 2016
硕士论文
[1]基于红外吸收光谱的设施园艺二氧化碳检测系统的研究[D]. 郑玲娇.吉林大学 2017
[2]室内CO2浓度分布规律及满足呼吸区域预警值的新风量与人员密度关系研究[D]. 张鹏.武汉纺织大学 2017
[3]基于人工神经网络的电力SCADA系统的故障诊断[D]. 程楠.沈阳理工大学 2016
[4]红外吸收型CO2气体浓度测量技术研究[D]. 赵映.苏州大学 2015
[5]基于红外技术的二氧化碳监测系统研究[D]. 黄庆坤.河北农业大学 2014
[6]无线红外气体传感器模块的设计与实现[D]. 朱腾飞.华中科技大学 2014
[7]TDLAS气体检测仪器的研制及算法研究[D]. 郭媛.天津大学 2014
[8]基于TDLAS的CO2气体检测分析系统[D]. 罗淑芹.哈尔滨工业大学 2013
[9]红外吸收法CO2浓度监测系统的设计与组建[D]. 王倪颖.南京理工大学 2012
[10]基于红外传感的二氧化碳测量装置[D]. 王莉.苏州大学 2011
本文编号：3656669
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