甲烷与一氧化碳浓度光学检测

【摘要】： 大气环境是人类赖以生存和发展的必要条件,保护和改善大气环境质量对于促进人类社会经济的发展以及保障人体健康,都具有十分重要的意义。甲烷与一氧化碳是大气痕量气体,如果在空气中的含量超过一定的比例,遇火就会发生爆炸,造成危害。一氧化碳是有毒气体,它在空气中的含量超过一定程度,就会使人昏迷,死亡。因此,对这两种气体的检测,就具有非常重要的意义。本文在介绍了传统的气体检测方法后,详细地介绍了如何利用光学手段,测量甲烷与一氧化碳气体浓度。具体研究结果包括以下几个方面: 1.甲烷吸收线形研究 我们以可调半导体激光器为光源,分析了甲烷1637nm吸收峰的自展宽系数,空气加宽系数,空气碰撞偏移系数。并与Hitran数据库的理论计算结果进行了对比,分析误差产生的原因。 2.甲烷气体浓度检测 我们根据差分原理与调制技术,在研究了甲烷吸收光谱特点的基础上,分别进行了甲烷单吸收线差分测量,多吸收线差分测量,单吸收线调制测量,多吸收线调制测量的实验研究。并对这几种测量方法进行了对比。 3.一氧化碳气体浓度检测 我们利用二氧化碳激光在ZnGeP2晶体中倍频,以得到的倍频光为光源,测量一氧化碳气体的浓度,得到了100ppm的可探测浓度。我们又提出了提高测量精度相关的方案与手段,相信该项技术,可以满足远距离探测一氧化碳气体的要求。 【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X831
【目录】：

• 提要4-8
• 第一章 绪论8-37
• 1.1 传统大气监测技术概述9-14
• 1.2 光谱遥感监测技术14-29
• 1.3 甲烷检测29-31
• 1.4 一氧化碳检测31-35
• 1.5 本论文研究内容35-37
• 第二章 气体检测相关理论基础37-67
• 2.1 分子光谱37-43
• 2.2 甲烷（CH_4 ）的光谱43-45
• 2.3 谱线线型和线宽理论简介45-52
• 2.4 谱线的基本线型52-53
• 2.5 谱线的展宽及其线宽度53-65
• 2.6 线宽研究的发展65-66
• 2.7 实验仪器和技术本身的影响66-67
• 第三章 半导体激光吸收光谱测量甲烷碰撞加宽67-82
• 3.1 线宽的测量方法67-71
• 3.2 实验介绍71-75
• 3.3 实验和结果75-79
• 3.4 碰撞偏移系数计算79-81
• 3.5 小结81-82
• 第四章 甲烷浓度检测实验研究82-108
• 4.1 甲烷测量理论82-99
• 4.2 实验与结果99-107
• 4.3 实验总结107-108
• 第五章 利用CO_2倍频光测量CO 浓度实验研究108-126
• 5.1 光倍频技术简介108-119
• 5.2 一氧化碳气体浓度检测原理介绍119-122
• 5.3 实验与结果122-124
• 5.4 结论124-126
• 第六章 论文总结126-130
• 6.1 甲烷吸收谱线线型研究126-127
• 6.2 甲烷气体浓度测量127
• 6.3 一氧化碳气体浓度测量127-128
• 6.4 论文创新点128
• 6.5 总结与展望128-130
• 参考文献130-148
• 攻读博士期间完成的学术论文及专利148-149
• 致谢149-150
• 摘要150-161
• Abstract161-173

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