基于tdlas技术的多组分气体检测系统研究与电路设计

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1、中国科学院合肥物质科学研究院硕士学位论文基于TDLAS技术的多组分气体检测系统研究与电路设计姓名：方曦申请学位级别：硕士专业：光学指导教师：张玉钧20070601摘要摘要可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器波长调谐特性，获得被测气体特征吸收光谱范围内的吸收光谱，实现对污染气体进行定性或者定量分析。这种方法具有高灵敏度、高选择性，快速响应和在线测量等诸多优点，已成为痕量气体的理想检测方法之一。本文研究的内容是TDLAS多组分气体检测系统和电路设计。文中首先叙述了可调谐二极管激光吸收光谱痕量气体检测系统的原理，对TDLAS技术中采用的

2、直接吸收光谱法、波长调制光谱法和频率调制光谱法的原理进行了讨论，提出了甲烷、硫化氢现场检测的系统方案。重点论述了基于DDS技术的可调谐二极管激光器调制电路、多组分气体检测系统波长扫描电路和信号采集电路的软硬件设计，进行了对甲烷和硫化氢两种气体的双组分多通道检测，对实验得到的不同锯齿扫描频率下的二次谐波曲线以及多通道检测的气体浓度进行了分析，并对多路检测的噪声进行了初步分析。为实验系统的改进和优化提供了依据，使其应用于各种TDLAS多组分气体检测系统中。关键词：TDLAS，多组分气体，调制电路，信号采集堆于TDLAS技术的多组分气体柃测系统研究ojIU路设

3、计TheDevelopmentofMonitoringMulti—componentGasUsingTDLASandtheDesignofCircuitinMonitoringSystemFangxiDirectedby：Prof．ZhangYujunABSTRACTTunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy(TDLAS)technologyisanewmethodtodetecttrace-gasquantitativelybytheabsorptionspectroscopyinthecharacteristica

4、bsorptionregion．Thisisbasedonthescancharacteristicofthediodelaser．Thismethodhasbecomeanidealonetomeasuretracegasforitshighsensitivity,highselectivity,quickresponseandsitu-measurement．ThecontentofthisthesisisthedesignofsignaldetectingcircuitforTDLASmulticomponentdetectionsystem．Th

5、eprincipleofTDLASgasdetectionisfirstdescribedinthisthesis，includingdirect-absorptionspectroscopy,wavelengthmodulationspectroscopy(WMS)andfrequencymodulationspectroscopy(FMS)．Theon—sitedetectionsystemschemeofmethaneandhydrogensulfidehasbeenbroughtforward．Thehardwareandsoftwaredesi

6、gnofTDLASmodulatingcircuitbasedondirectdigitalsynthesis(DDS)，sweepingandsignalacquisitioncircuitsaredescribedindetailandexperimentshavebeenconducted．Westudiedthecharactersandstabilityofsecond—harmoniccurvesunderdifferentfrequenciesofsweepingsawtooth，thegasconcentrationofmulti-cha

7、nnelandthenoiseofmultiplextechnologyhasbeenanalyzed．ithasprovidedevidenceforsystem’Simprovingandoptimizing，anditcanbeusedinmanykindsofTDLASmulti—componentgasdetectionsystems．Keywords：TDLAS，multi—componentgas，modulationcircuit，signalacquisition2学位论文的郑重承诺本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作

8、所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，