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可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术因为其具有的高灵敏度、极佳的气体选择能力、非接触测量以及快速响应等特点已被广泛应用于污染物检测、大气监测、工农业的生产过程控制等众多领域。
论文围绕TDLAS分支的波长调制光谱(Wavelength ModulationSpectroscopy,WMS)技术在实时快速气体检测应用中存在的几个基本问题进行了研究,对初始系统进行了改进以期克服这些问题。全文内容包括以下几个方面:
首先,对TDLAS的基本原理进行了概述,包括直接吸收光谱、波长调制光谱以及频率调制光谱,其中重点介绍了波长调制光谱的信号提取和处理方案。
其次,在长时稳定在线的TDLAS系统中,为得到更高的检测灵敏度,文中分析了该系统的噪声结构,通过实验获取了系统噪声分布和特征,这些数据为系统的改进与设计提供了基础。同时,为改善系统长期运行的稳定性,对此类系统存在的信号漂移做了分析和测量,通过采用平衡光路方案提升了系统的长期稳定性。
开发了一种新型的实时光强修正方法,由于不需要任何额外硬件、高信噪比等特点,该方法可以方便的移植到一些类似系统中。为应对激光器中心波长漂移导致的测量误差,文中分析了这类误差的特点并做出了相应的处理方案。论文对TDLAS系统中温度和压力变化引入的误差进行了计算,为进一步的在复杂环境下的气体监测系统提供了有益的数据和方案支持。
论文的最后介绍了搭建的一套气体检测系统并介绍了其应用软件。