基于紫外光谱分析的大气臭氧浓度检测仪的研究与实现

发布时间：2023-02-09 18:32

　　近几年来,臭氧已经成为空气中六大污染气体之一。近地面臭氧浓度的日渐增长,对人类以及其他生物物有极大的伤害,因此对大气环境的臭氧浓度检测是非常有意义的。针对目前国内臭氧浓度检测精度低、误差大、实时性差等缺点,设计了一款基于紫外光谱分析的具有检测误差小、实时显示功能的臭氧浓度检测仪。通过分析臭氧的紫外吸收截面,基于Lambert-Beer定律搭建臭氧浓度检测模型,提出了紫外吸收法的臭氧浓度检测方法。针对光电微弱信号的检测研究了基于LMS、RLS准则和双自适应噪声抵消算法。经对比,双自适应噪声抵消算法的降噪效果最佳并有效地提高了信号的信噪比。本课题从光路、硬件和软件三部分对臭氧浓度检测仪进行设计。光路设计采用双光路测量系统,此系统有效地提高了臭氧浓度的检测精度;硬件设计选用STM32F103RC为主控芯片,结合双光路系统实现臭氧浓度的检测,通过集成信号处理模块、存储模块及4G网络传输模块等核心模块,实现对检测数据的处理、存储及传输等功能;软件设计作为硬件设计的支撑,采用keilμVision5完成主程序初始状态的设置,并编写数据处理、传输及显示的程序。采用XHCAL2000B型动态气体校准仪...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 臭氧检测方法
        1.3.1 碘量法
        1.3.2 比色法
        1.3.3 电化学法
        1.3.4 差分吸收光谱法
        1.3.5 紫外线吸收法
    1.4 本论文研究主要内容
    1.5 论文的章节安排
第2章 紫外吸收法的臭氧浓度检测仪原理
    2.1 Lambert-Beer定律
    2.2 臭氧紫外吸收截面的光谱分析以及截取
    2.3 紫外吸收法臭氧浓度检测搭建平台
        2.3.1 臭氧浓度检测理论模型
        2.3.2 光源
        2.3.3 吸收池
        2.3.4 基于GaN紫外探测器的数据采集
    2.4 臭氧浓度计算
    2.5 本章小结
第3章 微弱信号处理研究
    3.1 微弱信号检测原理
    3.2 微弱信号的检测方法
        3.2.1 窄带滤波法
        3.2.2 自适应滤波法
        3.2.3 维纳滤波法
    3.3 微弱信号提取
        3.3.1 微弱信号自适应处理
        3.3.2 自适应噪声抵消算法
        3.3.3 三种自适应噪声抵消算法仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 臭氧浓度检测仪系统的设计
    4.1 臭氧浓度检测仪光路系统结构设计
        4.1.1 单光路系统
        4.1.2 双光路系统设计
        4.1.3 流速控制
    4.2 硬件系统设计
        4.2.1 主控芯片
        4.2.2 4G网络传输
        4.2.3 显示屏
        4.2.4 电源设计
        4.2.5 RS232设计
        4.2.6 光源的调制
        4.2.7 信号放大电路设计
        4.2.8 报警系统设计
    4.3 软件系统设计
        4.3.1 采集数据处理系统
        4.3.2 实时数据显示及传输
    4.4 本章小结
第5章 臭氧浓度检测仪的校准
    5.1 示值误差校准
    5.2 重复性测试
    5.3 响应时间测试
    5.4 漂移校准
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢



本文编号：3739039