文章目录

摘要

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 气体检测方法及特点

    1.2.1 气体检测的化学测量技术

    1.2.2 气体检测的光学测量技术

1.3 激光光谱技术的国内外研究现状

    1.3.1 SCLAS技术研究现状

    1.3.2 TDLAS技术研究现状

    1.3.3 TDLAS技术在CO_2 检测领域的发展

1.4 课题主要研究内容

1.5 创新点

第二章 近红外激光光谱技术检测的基本原理及理论分析

2.1 引言

2.2 激光光谱技术的基本原理

    2.2.1 Lambert-Beer定律

    2.2.2 分子吸收光谱基本理论

    2.2.3 吸收谱线线强度

2.3 线型函数

    2.3.1 Gaussian线型函数

    2.3.2 Lorentzian线型函数

    2.3.3 Voigt线型函数

2.4 气体浓度定量分析方法

    2.4.1 直接吸收光谱法

    2.4.2 波长调制法

2.5 本章小结

第三章 基于近红外激光光谱技术的检测系统设计及检测原理

3.1 基于SCLAS技术的CO_2 检测系统

    3.1.1 光源系统

    3.1.2 中央处理系统

    3.1.3 信号接收系统

3.2 基于TDLAS-DAS技术的CO_2 检测系统

    3.2.1 激光发射系统

    3.2.2 接收与处理单元

3.3 基于近红外激光光谱技术的并行气体探测系统及检测原理

    3.3.1 接收与处理系统

    3.3.2 数据处理中心

    3.3.3 锁相放大技术

    3.3.4 谐波检测技术

3.4 本章小结

第四章 基于DFB激光和超连续谱激光的CO_2 浓度研究

4.1 引言

4.2 基于HITRAN数据库的CO_2 气体吸收谱线选择

4.3 基于TDLAS-DAS技术的CO_2 浓度测量研究

    4.3.1 实验流程

    4.3.2 CO_2 的吸收光谱数据分析

4.4 基于TDLAS-DAS技术的CO_2 浓度求解方法

    4.4.1 求和法求解浓度

    4.4.2 峰值法求解浓度

    4.4.3 求和法和峰值法求解CO_2 浓度的对比分析

4.5 TDLAS-DAS系统测量的不确定度分析

4.6 基于SCLAS技术的CO_2 浓度测量研究

    4.6.1 实验流程

    4.6.2 CO_2 的吸收光谱数据分析

    4.6.3 CO_2 吸收光谱的去噪处理

    4.6.4 求和法求解CO_2 浓度

4.7 TDLAS-DAS技术和SCLAS技术的比较

    4.7.1 检测限分析

    4.7.2 精度分析

4.8 本章小结

第五章 基于近红外激光光谱技术并行气体探测系统的测量研究

5.1 引言

5.2 实验参数的选择

    5.2.1 扫描频率的确定

    5.2.2 扫描幅度的确定

    5.2.3 调制频率的确定

    5.2.4 调制幅度的确定

5.3 气体探测实现流程

5.4 光电探测器探测CO_2 信号的结果分析

    5.4.1 CO_2 的浓度测量实验

    5.4.2 系统线性度分析

    5.4.3 系统检出限分析

    5.4.4 系统稳定性分析

5.5 光谱仪探测CO_2 吸收光谱的结果分析

    5.5.1 CO_2 浓度测量的吸收光谱分析

    5.5.2 系统可重复性分析

    5.5.3 零点漂移分析

5.6 加权融合模型的建立

    5.6.1 标准离差法加权融合

    5.6.2 加权融合模型的评价

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 未来展望

参考文献

致谢

硕士期间参与的科研项目及取得的主要成果

文章摘要:二氧化碳（CO₂）是空气重要组成部分,同时也是工业原料的重要成分之一,与我们的生产、生活息息相关。随着现代化工业生产和城市化进程的发展,全球范围内的碳排放已逐步蔓延,使得大气中CO₂含量远远超出了所占空气比例的0.03%,这严重破坏了大气中CO

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