基于近紅外光譜吸收的乙炔光纖傳感系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著人口增長和工業(yè)生產規(guī)模擴大，環(huán)境問題正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。應運而生的氣體傳感器在環(huán)境監(jiān)控、工業(yè)廢氣檢測等方面迅速發(fā)展。乙炔氣體是汽車發(fā)動機廢氣，同時也是油井變壓器故障特征氣體，對其快速精確檢測在環(huán)境保護和安全生產方面具有重要意義。近紅外光纖氣體傳感器響應速度快、靈敏度高、鑒別能力強等優(yōu)點使其在氣體檢測領域得到廣泛應用。本文對基于近紅外光譜吸收的乙炔氣體光纖傳感系統(tǒng)相關技術進行了研究。
　　首先，以氣體選擇吸收理論為基礎，依據(jù)

2、HITRAN數(shù)據(jù)庫對乙炔近紅外光譜的P9吸收峰進行分析，最終選定波長為1530.37nm(6534.3636cm-1)，并確定了譜線參數(shù)；以朗伯-比爾定律為依據(jù)，通過檢測經過反射或者透射型氣室輸出光強的變化來分析氣體濃度；以波長調制技術以及諧波檢測理論為基礎，分析了頻率調制信號理論模型，并且仿真分析了光強起伏對各次諧波信號的影響，還討論了一、二次諧波信號幅度與波長調制系數(shù)的關系；通過分析諧波信號與氣體濃度的關系，給出了利用一次諧波比值消

3、除光強波動的檢測方案。
　　然后，分析比較了反射和透射型氣室特點，在此基礎上著重分析了離軸積分腔輸出光譜技術提高氣體探測靈敏度的基本原理及該項技術的主要腔膜噪聲，同時結合波長調制技術對積分腔輸出光譜技術的噪聲水平進行了分析。
　　最后，給出了光譜吸收式乙炔氣體傳感系統(tǒng)的總體設計方案。根據(jù)理論分析結果選擇合適的激光器并設計了相關電路，還設計了微弱信號處理單元的放大、濾波等電路。詳細介紹了使用相關檢測原理的平衡調制解調器AD63