基于摻鉺光纖激光器的環(huán)腔式氣體分析技術(shù)研究.pdf

1、檢測(cè)有毒有害氣體和易燃易爆氣體對(duì)于環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)具有重要的意義。實(shí)現(xiàn)對(duì)多種氣體的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是氣體分析領(lǐng)域一直追求的目標(biāo)，但是傳統(tǒng)氣體檢測(cè)的方法或是有局限性，或是需要化學(xué)試劑，或是成本太高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。本課題旨在研究一種可以定性定量檢測(cè)多種氣體的高靈敏度氣體分析技術(shù)-基于摻鉺光纖環(huán)腔激光器的環(huán)腔式氣體檢測(cè)技術(shù)。 基于摻鉺光纖激光器的環(huán)腔式氣體檢測(cè)技術(shù)將氣室置于激光諧振腔內(nèi)，利用光子在腔內(nèi)諧振形成激光的過(guò)程多次經(jīng)過(guò)氣室，大大

2、增加了有效光程長(zhǎng)，提高了氣體檢測(cè)的靈敏度；結(jié)合摻鉺光纖激光器寬波長(zhǎng)覆蓋范圍，可以完成多種氣體的定性定量測(cè)量；并將波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)中，進(jìn)一步提高了檢測(cè)靈敏度和精度。本課題以乙炔為例，探討了腔內(nèi)傳感技術(shù)的可行性，分析了其定性定量檢測(cè)的精度。 本課題主要完成以下工作： 首先搭建基于摻鉺光纖環(huán)腔激光器的腔內(nèi)氣體傳感系統(tǒng)，研究影響其靈敏度的主要因素。并利用布拉格光柵定標(biāo)實(shí)現(xiàn)高波長(zhǎng)準(zhǔn)確性的定性檢測(cè)，為多種氣體成分的檢測(cè)奠定了

3、基礎(chǔ)。最后對(duì)系統(tǒng)的定量檢測(cè)的性能做出評(píng)價(jià)，通過(guò)測(cè)量已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體，對(duì)系統(tǒng)的重復(fù)性、檢測(cè)精度和檢測(cè)極限等進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析誤差產(chǎn)生的原因及消除辦法。 針對(duì)基于摻鉺光纖環(huán)腔激光器的腔內(nèi)氣體傳感系統(tǒng)噪聲大、受背景連續(xù)光譜包絡(luò)影響等特點(diǎn)，研究譜線去噪和提取的算法。根據(jù)小波變換多分辨率的特點(diǎn)，對(duì)受噪聲污染的光譜信號(hào)進(jìn)行小波變換，按照Birge-Massart策略對(duì)其小波系數(shù)進(jìn)行閾值處理，實(shí)現(xiàn)在保留吸收峰信息的同時(shí)去除噪聲的目的。結(jié)合小波變