基于中红外量子级联激光器的一氧化碳检测系统关键问题研究

发布时间：2021-12-17 07:31

　　在煤矿开采过程中,由于矿井下的煤尘自燃缺乏氧气助燃,一般在燃烧初期都会产生大量的一氧化碳气体。所以对一氧化碳气体浓度的监测,不仅会大大降低煤矿生产安全事故发生的概率,也会在极大程度上保护煤矿工人的生命安全。研制高精度矿井下一氧化碳气体浓度检测仪,对煤矿安全生产具有重大意义。红外吸收光谱法利用气体具有的红外光谱吸收特性来对空间中的气体成分进行定性与定量分析。红外吸收光谱法具有分析速度快、辨识能力强、失效概率低等优点。红外吸收光谱法可以由多种红外光源实现,其中量子级联激光器具备发射线宽窄,光功率密度高,单色性好等特点。采用中红外量子级联激光器作为光源的气体检测仪与采用其他光源的检测仪相比,其对气体分子的鉴别能力更强、测量光谱范围更宽、灵敏度更高并且有很强的抗干扰能力。目前中红外一氧化碳检测仪在实际应用中还存在很多问题,主要包括:量子级联激光器输出光功率的稳定度对仪器的检测性能影响很大,想要获得理想的光源驱动效果,需要设计复杂的驱动电路。其次,激光器脉冲驱动方式在光电探测器端表现为极窄的尖峰脉冲信号。要分辨这一窄脉冲信号必须要设计具有较高带宽和较高垂直分辨率的信号处理电路。本论文的研究工作主...

【文章来源】： 吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的及课题背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文拟解决的问题及论文章节安排
第2章 一氧化碳检测用量子级联激光器建模与仿真分析
    2.1 量子级联激光器建模技术概述
    2.2 量子级联激光器数学物理模型
    2.3 混沌遗传算法
    2.4 仿真结果分析
    2.5 本章小结
第3章 一氧化碳检测仪光源驱动电路与温度控制电路设计
    3.1 量子级联激光器的电学特性
    3.2 量子级联激光器驱动电源的设计
    3.3 温度控制系统硬件的设计
    3.4 温度控制系统软件的设计
    3.5 本章小结
第4章 一氧化碳检测仪光电信号高速采集电路设计
    4.1 红外光电探测器的选择
    4.2 高速采集电路的设计
    4.3 高速数字采集系统测试
    4.4 本章小结
第5章 一氧化碳检测仪系统构成及综合实验
    5.1 一氧化碳检测系统整体结构
    5.2 量子级联激光器工作状态测试
    5.3 痕量一氧化碳气体配置方法
    5.4 一氧化碳检测系统性能测试
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 本论文的创新点
    6.3 下一步工作展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TDLAS的长光程环境大气痕量CO监测方法研究 [J]. 姚路,刘文清,刘建国,阚瑞峰,许振宇,阮俊,戴云海.  中国激光. 2015(02)
[2]中红外甲烷检测仪稳定性实验及温度补偿研究 [J]. 叶玮琳,郑传涛,王一丁.  光学学报. 2014(03)
[3]Voigt线型函数及其最大值的研究 [J]. 尹增谦,武臣,宫琬钰,龚之珂,王永杰.  物理学报. 2013(12)
[4]我国煤矿“十一五”期间安全生产状况及对策研究 [J]. 谢雄刚,黄存捍,余照阳.  矿业安全与环保. 2012(03)
[5]机载多轴差分吸收光谱技术获取对流层NO2垂直柱浓度的研究 [J]. 徐晋,谢品华,司福祺,李昂,刘文清.  物理学报. 2012(02)
[6]NDIR多组分气体分析的干扰修正方法研究 [J]. 孙友文,刘文清,汪世美,黄书华,于晓曼.  光谱学与光谱分析. 2011(10)
[7]Cognitive radio resource allocation based on coupled chaotic genetic algorithm [J]. 俎云霄,周杰,曾昶畅.  Chinese Physics B. 2010(11)
[8]基于量子级联激光器的气体检测系统的发展与应用 [J]. 温志渝,王玲芳,陈刚.  光谱学与光谱分析. 2010(08)
[9]利用跟踪-微分器构造机动目标估计模型 [J]. 彭建亮,孙秀霞,董文翰,李湘清.  飞行力学. 2010(03)
[10]基于跟踪微分器的离散滑模控制器 [J]. 孙彪,孙秀霞.  控制与决策. 2009(10)

硕士论文
[1]基于CORDIC的数字下变频电路的ASIC设计与实现[D]. 刘欣.电子科技大学. 2007



本文编号：3539661