基于TDLAS的气体在线检测系统研究

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1、中文摘要保护人类生存环境，实施可持续发展战略，是中国乃至全世界在2l世纪的、主题。在改革开放过去的近30年里，我国以资源的大量损耗，自然环境污染的日益加剧，生态环境的日益恶化换来了社会经济的飞速发展和人们生活水平的极大提高。但是随着国家可持续发展战略的实施和人们环保意识的提高，对石油化工、钢铁冶金和垃圾焚烧等行业的生产处理过程产生的污染物进行实时检测，以便保护环境成为人们日益关心的问题。有害气体排放是污染物排放的重要方面，对人们的日常生活影响巨大。传统的有害过程气体实时检测方法通常是首先对有害气体进行除尘、去水等预处理，然后通过不分光红外气体分析仪进行检

2、测。这种检测方法获得的气体信息易失真，标定周期短，响应时间长，无法做到实时检测。本课题选择基于TDLAS(可调谐激光吸收光谱)技术的气体检测系统对生产处理过程中的有害气体进行在线检测，优势在于无需预采样，实地测量，气体信息不易失真，定时自动标定，无需手动标定，响应时间短，在有害过程气体的实时检测方面有广泛的应用前景。本课题作为气体TDLAS检测的基础性研究，从红外吸收光谱的原理出发，说明了TDLAS技术的普遍性和特殊性，给出用于气体浓度求解的理论公式和技术路线。针对待测气体浓度低，信号弱的特点，从激光光源和检测器的选择，光学系统组成、波长调制光谱技术和谐

3、波检测技术的应用、测量结果的信号处理等方面进行了优化。重点是提取单吸收谱线信号，而后利用差分光谱法和最小二乘法曲线拟合法对吸收谱线信号进行了线性标定。关键词：TDLAS气体在线检测红外吸收光谱波长调制光谱ABSTRACTProtectingtheenvironmentandmakingthestrategyofeontinuabledevelopment,isthetopicofChinaandallthecountriesintheworld．InthepastthirtyyearsofreformationandopeningofChina，wema

4、degreatprogressinimprovingtheeconomyandpeople’Sstandardofliving，atthesacrificeofagreatdealofresourcesbeingconsumedatalowefficiency,thenatrualenvironmentbeingpolluteddayafterdayandSOdoestheentironmentbeingdeteriorated．Asthecarryingoutofthestrategyofcontinuabledevelopmentandtheimpr

5、ovementofpeople’Scomprehensionofenviromenalism,moreandmoreattentionareconcentratedontheletofcontaminationwhichisproducedintheindustry．Peoplerealisethatthecontaminationproducedintheindustysuch邪petroleum,chemical．metallurgyandrubbishburningshouldbein—situdetected,soastooptimizethep

6、rocessoftheseindustries．Thentheefficiencyofresourceswillbeimproved,andtheamountofcontaminationletwillbereduced．Harmfulgasistheimportantpartofcontamination．Intraditionalway,harmfulgasisdetectedbythenon—dispersedinfraredgasanalyserafterthedustandvaporinthegashasbeentakenout．Theresu

7、ltgetinthiswayisnotcredibleallthetime．Thetraditionalmethodgottheshotperiodofcalibration，longresponsetime．In—situdetectingisactuallyoutoftraditionalmethod’Sreach．ThegasmonitoringsystembasedonTDLAScouldsolvealltheproblemsthattraditionalmethodhas．AsthebasicresearchofTDLASappliedinlo

8、w-concentrationrange@protoppb)gasmeasure