基于光声光谱技术多组分气体检测系统地研究

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1、国内图书分类号：O433.4国际图书分类号：530工学硕士学位论文基于光声光谱技术的多组分气体检测系统研究硕士研究生：李洪艳导师：郑德忠教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：精密仪器及机械所在单位：电气工程学院授予学位单位：燕山大学万方数据ClassifiedIndex:O433.4U.D.C.:530DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONMULTI-GASSENSINGSYSTEMBASEDONPHOTOACOUSTICSPECTROSCOPYCandid

2、ate:LiHongyanSupervisor:Prof.ZhengDezhongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:PreciseInstrumentandMechanicsUniversity:YanshanUniversity万方数据燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于光声光谱技术的多组分气体检测系统研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除

3、已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于光声光谱技术的多组分气体检测系统研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授

4、权燕山大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据摘要气体检测技术的发展在大气环境污染监控、人类日常生活、航天技术、工业发展、研究生物组织生理过程，以及人类疾病诊断等领域都具有重要的现实意义。近年来，随着工业现代化的发展，环境变化日益复杂，而人民的环境健康意识也在不断提高。在这种情况下，传统的气体检测系统已不能满足要求，有待开发一种高灵敏度、高分辨率

5、的新型实时气体检测系统。本文在对当前各种气体检测方法进行分析比较的基础上，研究了一种基于光声光谱技术的多组分气体检测系统。本文从气体分子红外光谱理论出发，论述了气体光声光谱检测原理，介绍了光声信号的产生过程，并推导出光声信号与气体浓度的关系式。本文着重介绍了光声光谱气体检测系统的结构设计。详细阐述了系统核心部件—光声池的设计过程，对其结构设计、重要参数的确定进行了深入探讨。为实现多种气体的同时测量，选择宽谱带红外光源EMIRS200作为系统光源。其调制方式为脉冲调制，消除了机械斩波带来的强噪声干扰。系统信号处理部分以数

6、字信号处理器DSP(TMS320F2812)为核心，完成了各接口电路的设计。微音器输出的光声信号由锁相放大器进行初步去噪、放大后，由TMS320F2812进行采样、处理。凭借DSP强大的运算能力及高效的执行能力，实现对气体浓度实时、可靠的在线检测。本文提出了一种新型光声光谱气体检测技术—差模激发光声光谱(DifferentialModeExcitationPhotoacousticSpectroscopy，DME-PAS)技术，消除了光源强度扰动、微音器电漂移等带来的影响。本文最后对实验样机进行了测试。包括差模激发光声

7、传感系统频率响应特性的测试以及系统重复性和稳定性等实验，从而验证了差模激发光声光谱技术用于多组分气体检测的可行性。关键词光声光谱；DME-PAS；气体检测；红外光源；DSP万方数据AbstractTheimprovementofgassensingtechnologyissignificantindomainsofatmosphericenvironmentpollutionmonitoring,dailylife,spaceflighttechnology,industryimprovement,physiologi

8、calprocessesresearchofbiologicaltissues,andhumanmedicaldiagnostic.Recently,withthemodernizationofindustry,theenvironmentchangescomplicatedly.Meanwhile,human’ssenseofp