基于波長(zhǎng)調(diào)制光譜的火場(chǎng)多參量在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、火災(zāi)是各種災(zāi)害中發(fā)生最頻繁且極具毀滅性的災(zāi)害之一，它遍及城市鄉(xiāng)村，造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境污染甚至生態(tài)失衡。在所有火災(zāi)中都會(huì)產(chǎn)生大量煙氣，火災(zāi)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(jìn)行火場(chǎng)撲救時(shí)的重要障礙。因此，能夠同時(shí)進(jìn)行火場(chǎng)煙霧濃度和多種毒性氣體濃度的監(jiān)測(cè)非常重要。而現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備并不能同時(shí)滿足火場(chǎng)毒性氣體檢測(cè)所要求的實(shí)時(shí)性、多組分、高靈敏度、強(qiáng)的氣體選擇性。針對(duì)以上要求，本文對(duì)基于波長(zhǎng)調(diào)制光譜的火場(chǎng)多參量(包括

2、火場(chǎng)煙霧濃度和多種毒性氣體濃度)的同時(shí)在線監(jiān)測(cè)進(jìn)行了探索和試驗(yàn)研究。 本文選取CO<,2>、CO和HCN三種典型氣體作為待檢測(cè)氣體。采用波長(zhǎng)調(diào)制光譜方法，輔以分時(shí)復(fù)用系統(tǒng)方案，選用DFB半導(dǎo)體激光器，對(duì)多路激光器進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)制，取得包含火場(chǎng)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(guò)背景扣除和最小二乘法等方法對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，同時(shí)獲得CO<,2>、CO、HCN濃度及煙霧濃度。 在研究過(guò)程

3、中，設(shè)計(jì)研制了多通道激光控制器，可以同時(shí)對(duì)四只激光器按照時(shí)分復(fù)用的方式進(jìn)行電流驅(qū)動(dòng)和溫度控制，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)掃描和波長(zhǎng)調(diào)制，以滿足系統(tǒng)要求。設(shè)計(jì)開發(fā)了數(shù)據(jù)采集軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步采集，并保存處理。搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用懷特池對(duì)選擇的三種待測(cè)氣體的二次諧波譜線進(jìn)行了測(cè)量；同時(shí)利用懷特池外部光路對(duì)煙霧濃度進(jìn)行測(cè)量。采用背景扣除算法，輔以最小二乘法等方法，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，驗(yàn)證了系統(tǒng)可行性，為后續(xù)研究工作打