基于波長調(diào)制光譜的火場多參量在線監(jiān)測技術研究.pdf

1、火災是各種災害中發(fā)生最頻繁且極具毀滅性的災害之一，它遍及城市鄉(xiāng)村，造成人員傷亡、財產(chǎn)損失、環(huán)境污染甚至生態(tài)失衡。在所有火災中都會產(chǎn)生大量煙氣，火災煙氣具有非常大的毒性，是威脅人員安全的最主要因素，也是進行火場撲救時的重要障礙。因此，能夠同時進行火場煙霧濃度和多種毒性氣體濃度的監(jiān)測非常重要。而現(xiàn)有的檢測設備并不能同時滿足火場毒性氣體檢測所要求的實時性、多組分、高靈敏度、強的氣體選擇性。針對以上要求，本文對基于波長調(diào)制光譜的火場多參量(包括

2、火場煙霧濃度和多種毒性氣體濃度)的同時在線監(jiān)測進行了探索和試驗研究。 本文選取CO<,2>、CO和HCN三種典型氣體作為待檢測氣體。采用波長調(diào)制光譜方法，輔以分時復用系統(tǒng)方案，選用DFB半導體激光器，對多路激光器進行波長調(diào)制，取得包含火場多參量信息(CO<,2>、CO、HCN濃度及煙霧濃度)的光譜數(shù)據(jù)，通過背景扣除和最小二乘法等方法對光譜數(shù)據(jù)進行分析處理，同時獲得CO<,2>、CO、HCN濃度及煙霧濃度。 在研究過程

3、中，設計研制了多通道激光控制器，可以同時對四只激光器按照時分復用的方式進行電流驅(qū)動和溫度控制，實現(xiàn)波長掃描和波長調(diào)制，以滿足系統(tǒng)要求。設計開發(fā)了數(shù)據(jù)采集軟件，實現(xiàn)對測量到的實驗數(shù)據(jù)的實時同步采集，并保存處理。搭建了實驗系統(tǒng)，利用懷特池對選擇的三種待測氣體的二次諧波譜線進行了測量；同時利用懷特池外部光路對煙霧濃度進行測量。采用背景扣除算法，輔以最小二乘法等方法，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的測量數(shù)據(jù)進行分析處理，驗證了系統(tǒng)可行性，為后續(xù)研究工作打