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气体分析仪器在大气污染检测、空气质量检测、变压器油中溶解气体分析、有毒气体检测等领域都起着重要的作用。近年来,随着气体检测技术、新型传感器、新型激发光源以及经济的快速发展,以往传统的气体检测系统已经不能满足人们的要求,研究一种检测精度高、分析速度快、检测方便的在线气体检测系统很有必要。 本文研究了基于光声光谱技术的红外气体检测系统,对目前主流的气体分析方法进行了介绍,通过比较和总结,选择了光声光谱技术作为气体检测系统的研究基础;然后选取了频率调制电路和红外光源配套的光源调制系统作为红外激励光源;采用了以待测气体的红外吸收谱峰为中心波长的滤光片;由此设计了光声池;完成了红外气体检测系统的设计;通过实验验证了光声光谱检测系统具有检测精度高、分析速度快、无背景噪声干扰等优点,为新型分析仪器的研制生产打下了良好基础。本研究以气体分子的红外吸收光谱理论为基础,介绍了光声光谱检测技术的原理,气体分子吸收了激励光的能量,经过非辐射跃迁回到基态时,吸收的光能转变为气体分子的平移动能,从而产生了声波,然后通过微音器进行声电转换,因此只要检测声音信号的强度,就能判断出气体的浓度。介绍了气体分析系统的信号调理和采集系统。微音器输出的光声信号经过前置放大电路初步放大后,再进入由状态变量滤波器构成的选频放大电路,进行信号的放大去噪,选频放大电路的中心频率设计为180Hz,即是红外光源的调制频率,最后由数据处理芯片进行采样、处理。完成了光声光谱检测系统的样机设计和安装调试,并以CO2气体为例对系统的检测性能进行测试,找出气体浓度与光声信号的对应关系,得出两者间的拟合曲线,对系统进行标定。通过实验分析样机的检测精度达到微量级标准,符合了先进分析仪器的检测标准。