【摘 要】
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随着社会快速发展,工业气体在各领域的地位和作用日益凸显,其中大多数气体具有易燃易爆、有毒有害等危险性质,因此快速检测和定位危险气体泄漏源头变得至关重要。目前气体检测设备一般通过另置一套相对独立的测距系统,从而实现气体泄漏源的定位,但这不仅使检测设备增加了许多额外的功耗,同时还使系统结构变得更加复杂,增加了设备成本。本文针对激光气体遥测领域中的气团定位问题,结合近红外气体吸收光谱理论与连续波激光测距
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随着社会快速发展,工业气体在各领域的地位和作用日益凸显,其中大多数气体具有易燃易爆、有毒有害等危险性质,因此快速检测和定位危险气体泄漏源头变得至关重要。目前气体检测设备一般通过另置一套相对独立的测距系统,从而实现气体泄漏源的定位,但这不仅使检测设备增加了许多额外的功耗,同时还使系统结构变得更加复杂,增加了设备成本。本文针对激光气体遥测领域中的气团定位问题,结合近红外气体吸收光谱理论与连续波激光测距方法,提出了一种气体激光测距技术,通过提取气体吸收光谱中携带的距离信息,在检测泄漏气体浓度的同时,完成泄漏源距离的测量,从而简化系统结构,降低系统功耗。论文首先提出了一种基于近红外气体吸收光谱的激光测距方法,通过对气体吸收混合谱的幅频分析,建立了气体吸收光谱与测量距离之间的数学关系,完成了气体激光测距技术的理论数学建模。在此基础上,进行了气体激光测距方法的验证系统设计,针对激光测距系统中信号发射模块和接收模块的硬件电路、光路以及结构三个方面展开了设计和元器件选型工作。根据建立的激光测距数学模型,以MATLAB为平台,搭建了基于气体吸收谱的激光测距仿真系统,分别进行了不同距离、不同吸收谱线参数、不同信噪比信号下的仿真测距实验。最后,根据设计的激光测距系统,完成了激光信号收发模块的性能测试以及激光测距方法的理论验证实验。基于气体吸收光谱的激光测距仿真与理论验证实验结果证明了本文提出的气体激光测距技术正确、可行,可被应用于激光气体遥测设备中,它不仅为激光测距领域提供了一个新的测距思路,还可以使气体检测设备有效避免额外的系统功耗和生产成本。
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