调制相位差对TDLAS信噪比影响的研究

发布时间：2024-03-08 23:09

　　随着国家对生产力的发展与环境保护关系的重新定位,环境的监测日趋重要,监测方法多种多样,其中非接触式的光学检测方法发展迅速。可调谐二极管激光吸收光谱气体检测技术具有灵敏度高、分辨率高、信噪比高、响应快速、环境适应性好、可同时对多种气体进行在线监测等特点,成为气体实时在线监测的主流技术。 信噪比是衡量TDLAS微量气体激光检测系统性能的最重要指标。对可调谐二极管激光器采用电流直接调制可实现频率调制,但同时会伴随发生振幅调制。TDLAS微量气体检测系统常用二次谐波检测的方法测量微量气体浓度。由于在频率调制和伴随发生的振幅调制之间存在相位差,有必要研究调制相位差对二次谐波信号、对残余幅度调制噪声以及对信噪比的影响。研究中采用包含调制相位差的FM-AM方法分析和提取二次谐波信号,推导了调制相位差分别与二次谐波信号和残余幅度调制噪声的函数关系表达式。选取典型的检测参数和洛伦兹线型函数为计算条件,分别以二次谐波信号左右峰谷差值为检测信号,最后再分别计算了相应的检测系统信噪比。 研究结果表明不同的调制相位差得到的信号、噪声、信噪比都不同,其差异性不可忽视,说明调制相位差是影响信噪比的一个重要因素,即为...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景、目的和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究目的及意义
    1.2 国内外研究现状和发展趋势
        1.2.1 TDLAS发展历程
        1.2.2 SNR研究历程
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 TDLAS气体分子吸收理论及系统构成
    2.1 气体分子光谱的产生与吸收理论
        2.1.1 气体分子光谱的产生
        2.1.2 气体分子吸收谱线的线型与线宽
    2.2 比尔-朗伯定律
    2.3 HITRAN数据库
    2.4 TDLAS气体检测系统构成
        2.4.1 极管激光光源
        2.4.2 怀特吸收池
        2.4.3 光电探测器
        2.4.4 锁相放大器
第3章 TDLAS基本检测方法
    3.1 直接吸收检测
    3.2 谐波检测
        3.2.1 谐波与微分
        3.2.2 谐波检测原理
        3.2.3 谐波次数的选择
第4章 FM-AM相位差对信号及噪声的影响
    4.1 考虑调制相位差的二次谐波信号
    4.2 考虑调制相位差的残余幅度调制噪声
    4.3 系统其它噪声分析
第5章 数值模拟计算及分析
    5.1 二次谐波信号计算
        5.1.1 计算方法
        5.1.2 计算条件
        5.1.3 计算结果
    5.2 噪声的计算
        5.2.1 计算方法
        5.2.2 计算条件
        5.2.3 计算结果
    5.3 相位差对SNR的影响
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间发表论文目录



本文编号：3922526