基于TDLAS氣體檢測系統(tǒng)中非標定波長調制技術研究.pdf

1、可調諧半導體激光光譜吸收（TDLAS）技術是氣體濃度、溫度、壓強、流速等參數測量中的常見方法，隨著穩(wěn)定可靠、窄帶寬、可在室溫下使用的可調諧激光器的出現，TDLAS技術近年來飛速發(fā)展，在氣體檢測領域應用廣泛。基于TDLAS進行氣體濃度檢測主要有直接吸收和波長調制兩種方法。直接吸收方法簡單、無需標定，但是在低濃度吸收情況下誤差較大；波長調制方法通過在低頻信號上疊加高頻調制信號，有效抑制了低頻噪聲，系統(tǒng)靈敏度較高。但常用的標定方法并不能滿足實

2、際應用的要求，隨著 TDLAS技術的不斷發(fā)展，非標定波長調制方法逐步得到關注。
　　本文基于非標定TDLAS技術實現對甲烷氣體濃度的實時檢測。首先，以比爾-朗伯定理為基礎，介紹氣體吸收譜線的線強度、線型等相關理論。介紹HITRAN數據庫，并通過查詢數據庫選定甲烷氣體吸收譜線位置，計算相關參數。研究直接吸收和波長調制方法的基本理論，利用傅里葉展開得到各次諧波信號，總結和分析諧波信號檢測過程中的不確定因素。其次，介紹并建立了基于 TD

3、LAS技術的甲烷氣體檢測系統(tǒng)，通過實驗分析調制參數對諧波信號的影響，并選定合適的調制參數。利用直接吸收和波長調制技術對甲烷氣體吸收光譜進行測量和濃度計算。通過實驗和仿真分析溫度對諧波信號檢測的影響。之后，給出擬合測量和模擬二次諧波信號實現非標定波長調制檢測的方法。利用Matlab對基于TDLAS的甲烷氣體檢測系統(tǒng)進行建模與仿真，提出通過擬合輸入激光強度對諧波信號進行歸一化，消除激光強度變化對諧波信號幅值的影響。分析曲線擬合過程中各自由參