自制高精度多通道气体分割器的性能测试及应用研究
发布时间：2023-01-08 16:32
随着气体分析在大气环境监测中的重要性越来越凸显,气体分割器作为一种能够在线配比浓度组分的气体混合物配制仪器,在气体分析仪的检验领域已并不是新兴产物。本文以可调谐激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术在气体混合物浓度检测中的应用为出发点,全面系统的对一台自制高精度多通道气体分割器的动静态性能指标进行了测试与分析,并最终将该气体分割器应用到了挥发性有机物气体的检测仪器标定中。本文主要工作包括:第一,基于空芯光波导气体传感器的气体分割器性能测试。选取空芯光波导作为气体池,CO2作为标准参考气体,搭建了动态气体分割器性能测试气体传感器,对该传感器的检测限以及最佳积分时间等指标进行了分析和评价。使用此气体传感器实现了气体分割器实时动态连续的产物浓度图的高精度高时间分辨率测量。第二,高精度多通道气体分割器的动静态性能指标的全面分析与评价。依据基于直接吸收可调谐激光光谱测试得到的气体分割器产物浓度图对气体分割器的精度、响应时间、混气分辨率、线性度、迟滞、重复性、灵敏度、波动和漂移等指标进行了计算与评...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 高精度多通道气体分割器性能验证现状及存在的主要问题
1.2.1 常见的气体浓度检测化学物理方法
1.2.2 常见的气体浓度检测光谱方法
1.3 气体分割器在环境有机挥发性气体监测中的应用
1.4 本文的主要研究内容
第2章 基于质量流量控制器的气体分割器及测试方法
2.1 自制高精度多通道气体分割器的基本原理及结构
2.2 气体分割器的待评价指标及其定义
2.2.1 精度
2.2.2 线性度
2.2.3 迟滞
2.2.4 重复性
2.2.5 波动
2.2.6 漂移
2.2.7 灵敏度
2.2.8 浓度混合分辨率
2.2.9 响应时间
2.3 气体分割器测试技术基本原理
2.3.1 Beer-Lambert定律
2.3.2 TDLAS直接吸收光谱测量原理
2.3.3 TDLAS波长调制吸收光谱测量原理
2.3.4 气体分割器检测方法气体样品池的选择
2.4 数据处理方法
2.5 本章小结
第3章 自制多通道气体分割器的性能测试与分析
3.1 参考气体及其吸收谱线的选择
3.1.1 二氧化碳基本振动谱线分析
3.2 基于空芯光波导的TDLAS气体浓度测量系统
3.3 气体分割器直接吸收光谱的测量信号及浓度测量系统性能分析
3.4 气体浓度传感系统的响应时间评价
3.5 气体浓度传感系统可信性验证依据
3.6 气体分割器输出端浓度连续监测结果
3.6.1 50 mL/min流动速度下的浓度连续监测图
3.6.2 100 mL/min流动速度下的浓度连续监测图
3.6.3 200 mL/min流动速度下的浓度连续监测图
3.6.4 500 mL/min流动速度下的浓度连续监测图
3.7 气体分割器性能指标测试结果
3.7.1 气体分割器的精度
3.7.2 气体分割器的响应时间
3.7.3 气体分割器的混气分辨率
3.7.4 气体分割器的线性度、迟滞、重复性、灵敏度、漂移和波动
3.8 本章小结
第4章 自制多通道气体分割器的应用
4.1 参考气体乙腈吸收谱线的选择
4.1.1 乙腈基本振动谱线分析
4.1.2 空气成分对乙腈测量的干扰
4.2 基于波长调制光谱的乙腈测量系统的整体设计方案
4.3 波长调制光谱的乙腈浓度测量信号及系统性能分析
4.4 气体分割器输出端乙腈浓度梯度连续监测
4.5 模拟大气环境中乙腈浓度的测量结果
4.6 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Hollow-waveguide-based carbon dioxide sensor for capnography[J]. 熊博,杜振辉,刘霖,张哲远,李金义,蔡琦玲. Chinese Optics Letters. 2015(11)
[2]Ar-CO2混合气焊接技术应用特点分析[J]. 冯志刚. 新疆农机化. 2012(06)
[3]基于粒子群优化的最小二乘支持向量机在混合气体定量分析中的应用[J]. 李玉军,汤晓君,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2010(03)
[4]高灵敏度的脉冲氦离子化检测器分析混合气体中的Kr、Xe[J]. 张勤英,唐元明,马浚,龚有进,刘强. 分析测试技术与仪器. 2009(01)
[5]红外光谱法气体定量分析研究进展[J]. 张琳,邵晟宇,杨柳,董晓强,丁学全. 分析仪器. 2009(02)
[6]挥发性有机物的治理以及活性炭的应用研究进展[J]. 卢辛成,蒋剑春. 生物质化学工程. 2009(01)
[7]基于混合气体分子复合弛豫模型的一氧化碳浓度检测算法[J]. 朱明,王殊,王菽韬,夏东海. 物理学报. 2008(09)
[8]基于质量流量控制器的多组分动态配气系统研究[J]. 赵建华,兰华永,陈滋健,李庄,赵崇文. 自动化仪表. 2008(02)
[9]气调保鲜包装机气体比例混合器的研究[J]. 姜浩,黄俊彦,林敏. 包装与食品机械. 2006(05)
[10]大气中痕量挥发性有机物分析方法研究[J]. 王跃思,孙扬,徐新,修天阳,王迎红. 环境科学. 2005(04)
博士论文
[1]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]有机硫恶臭气体的优化分离技术研究[D]. 高超.电子科技大学 2015
[2]烟气脱硝反应器气体预分布器结构和混合性能研究[D]. 周丽丽.北京化工大学 2010
[3]基于电化学传感器的多组分气体浓度检测仪[D]. 王秋花.西安理工大学 2010
本文编号：3728815
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 高精度多通道气体分割器性能验证现状及存在的主要问题
1.2.1 常见的气体浓度检测化学物理方法
1.2.2 常见的气体浓度检测光谱方法
1.3 气体分割器在环境有机挥发性气体监测中的应用
1.4 本文的主要研究内容
第2章 基于质量流量控制器的气体分割器及测试方法
2.1 自制高精度多通道气体分割器的基本原理及结构
2.2 气体分割器的待评价指标及其定义
2.2.1 精度
2.2.2 线性度
2.2.3 迟滞
2.2.4 重复性
2.2.5 波动
2.2.6 漂移
2.2.7 灵敏度
2.2.8 浓度混合分辨率
2.2.9 响应时间
2.3 气体分割器测试技术基本原理
2.3.1 Beer-Lambert定律
2.3.2 TDLAS直接吸收光谱测量原理
2.3.3 TDLAS波长调制吸收光谱测量原理
2.3.4 气体分割器检测方法气体样品池的选择
2.4 数据处理方法
2.5 本章小结
第3章 自制多通道气体分割器的性能测试与分析
3.1 参考气体及其吸收谱线的选择
3.1.1 二氧化碳基本振动谱线分析
3.2 基于空芯光波导的TDLAS气体浓度测量系统
3.3 气体分割器直接吸收光谱的测量信号及浓度测量系统性能分析
3.4 气体浓度传感系统的响应时间评价
3.5 气体浓度传感系统可信性验证依据
3.6 气体分割器输出端浓度连续监测结果
3.6.1 50 mL/min流动速度下的浓度连续监测图
3.6.2 100 mL/min流动速度下的浓度连续监测图
3.6.3 200 mL/min流动速度下的浓度连续监测图
3.6.4 500 mL/min流动速度下的浓度连续监测图
3.7 气体分割器性能指标测试结果
3.7.1 气体分割器的精度
3.7.2 气体分割器的响应时间
3.7.3 气体分割器的混气分辨率
3.7.4 气体分割器的线性度、迟滞、重复性、灵敏度、漂移和波动
3.8 本章小结
第4章 自制多通道气体分割器的应用
4.1 参考气体乙腈吸收谱线的选择
4.1.1 乙腈基本振动谱线分析
4.1.2 空气成分对乙腈测量的干扰
4.2 基于波长调制光谱的乙腈测量系统的整体设计方案
4.3 波长调制光谱的乙腈浓度测量信号及系统性能分析
4.4 气体分割器输出端乙腈浓度梯度连续监测
4.5 模拟大气环境中乙腈浓度的测量结果
4.6 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Hollow-waveguide-based carbon dioxide sensor for capnography[J]. 熊博,杜振辉,刘霖,张哲远,李金义,蔡琦玲. Chinese Optics Letters. 2015(11)
[2]Ar-CO2混合气焊接技术应用特点分析[J]. 冯志刚. 新疆农机化. 2012(06)
[3]基于粒子群优化的最小二乘支持向量机在混合气体定量分析中的应用[J]. 李玉军,汤晓君,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2010(03)
[4]高灵敏度的脉冲氦离子化检测器分析混合气体中的Kr、Xe[J]. 张勤英,唐元明,马浚,龚有进,刘强. 分析测试技术与仪器. 2009(01)
[5]红外光谱法气体定量分析研究进展[J]. 张琳,邵晟宇,杨柳,董晓强,丁学全. 分析仪器. 2009(02)
[6]挥发性有机物的治理以及活性炭的应用研究进展[J]. 卢辛成,蒋剑春. 生物质化学工程. 2009(01)
[7]基于混合气体分子复合弛豫模型的一氧化碳浓度检测算法[J]. 朱明,王殊,王菽韬,夏东海. 物理学报. 2008(09)
[8]基于质量流量控制器的多组分动态配气系统研究[J]. 赵建华,兰华永,陈滋健,李庄,赵崇文. 自动化仪表. 2008(02)
[9]气调保鲜包装机气体比例混合器的研究[J]. 姜浩,黄俊彦,林敏. 包装与食品机械. 2006(05)
[10]大气中痕量挥发性有机物分析方法研究[J]. 王跃思,孙扬,徐新,修天阳,王迎红. 环境科学. 2005(04)
博士论文
[1]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]有机硫恶臭气体的优化分离技术研究[D]. 高超.电子科技大学 2015
[2]烟气脱硝反应器气体预分布器结构和混合性能研究[D]. 周丽丽.北京化工大学 2010
[3]基于电化学传感器的多组分气体浓度检测仪[D]. 王秋花.西安理工大学 2010
本文编号：3728815
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