基于MEMS红外光源的长光程甲烷气体检测系统设计
基于MEMS红外光源的长光程甲烷气体检测系统设计【摘要】:随着国民经济的快速发展,由石油化工、电力电气以及煤炭行业等产生的大量工业废气对环境的污染越来越严重。由此而产生的温室效应、
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:X831;X84
【目录】:
- 摘要4-6
- Abstract6-11
- 第一章 绪论11-21
- 1.1 研究背景及意义11-12
- 1.2 甲烷气体传感器的分类及检测原理12-15
- 1.2.1 热导式气体传感器13-14
- 1.2.2 载体催化燃烧式气体传感器14
- 1.2.3 光干涉式气体传感器14-15
- 1.2.4 光谱吸收型气体传感器15
- 1.3 红外光谱吸收型气体传感器的研究现状15-19
- 1.3.1 国外红外光谱吸收型气体传感器的发展15-17
- 1.3.2 国内红外光谱吸收型气体传感器的发展17-19
- 1.4 论文主要内容与结构19-21
- 第二章 红外光谱吸收型甲烷气体浓度的检测原理21-35
- 2.1 气体的能级结构以及吸收光谱21-27
- 2.1.1 气体的能级结构21-24
- 2.1.2 气体的吸收光谱24-27
- 2.2 甲烷分子的吸收谱线及其强度比较27-29
- 2.2.1 甲烷分子的吸收谱线27
- 2.2.2 甲烷分子吸收谱线的强度比较27-29
- 2.3 郎伯-比尔吸收定律29-30
- 2.4 甲烷浓度的差分吸收检测原理30-33
- 2.4.1 单波长双光路差分吸收检测方法30-32
- 2.4.2 双波长单光路差分吸收检测方法32
- 2.4.3 双波长双光路差分吸收检测方法32-33
- 2.5 本章小结33-35
- 第三章 MEMS 红外光源及其光场整形35-53
- 3.1 红外光源的类型及特点35-36
- 3.2 MEMS 红外光源的特性及优点36-37
- 3.3 MEMS 红外光源的光场整形37-51
- 3.3.1 基于自由曲面反光杯的光学系统设计38-44
- 3.3.2 基于非球面准直透镜的光学系统设计44-51
- 3.4 两种光学系统的评价51-52
- 3.5 本章小结52-53
- 第四章 长光程吸收气室的结构设计及研究53-63
- 4.1 常见的几种长光程气室结构53-56
- 4.1.1 White 型气室53-54
- 4.1.2 Herriott 型气室54
- 4.1.3 Chernin 型气室54-55
- 4.1.4 其他55-56
- 4.2 积分球气室56-60
- 4.2.1 积分球气室模型57
- 4.2.2 积分球气室等效光程推导57-60
- 4.3 积分球吸收气室的灵敏度和分辨率60-62
- 4.4 本章小结62-63
- 第五章 硬件电路设计63-73
- 5.1 红外光源驱动模块电路设计63-65
- 5.2 信号调理模块电路设计65-68
- 5.2.1 低通滤波及电压跟随电路65-67
- 5.2.2 参考通道信号放大电路67-68
- 5.2.3 检测通道信号放大电路68
- 5.3 A/D 转换模块电路设计68-69
- 5.4 电源管理模块电路设计69-70
- 5.5 USB 数据传输模块电路设计70-72
- 5.6 本章小结72-73
- 第六章 总结和展望73-75
- 6.1 全文总结73
- 6.2 工作展望73-75
- 参考文献75-80
- 攻读硕士学位期间发表的论文及所得的研究成果80-81
- 致谢81-82
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