【摘 要】
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当今的环境污染日益严重,大气污染与每个人的健康息息相关。现有的监测手段尚待完善,现有的监测仪器灵敏度尚须加强,检测结果的实时性与精准度亟待加强。因此,设计出一款实时
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当今的环境污染日益严重,大气污染与每个人的健康息息相关。现有的监测手段尚待完善,现有的监测仪器灵敏度尚须加强,检测结果的实时性与精准度亟待加强。因此,设计出一款实时可靠的检测污染气体浓度的仪器对保障人民生命和国家安全财产有着重要的社会意义和经济意义。首先,在现有监测原理和手段的基础上,我们提出了利用TDLAS即可调谐半导体激光吸收光谱技术来检测气体浓度的方案。在对比了几种光谱吸收型光纤气体传感器的监测技术之后,我们选择了波长调制对光源强度进行调制,有效地消除了系统的背景噪声,改善系统的工作品质。为了满足气体的实时准确测量,我们设计了开放气室的气体传感器,它采用双层过滤的一体化设计,准直器由通过自由空间路径对齐的自聚焦镜头组成,同时在开放气室外部设计了粗过滤和细过滤两层光路防污染装置,使整个光路系统抗干扰性更强,监测结果更加精确。同时为了在一个相对安全的环境中对远处的气体进项监测,我们又设计了光学遥测镜头的气体传感模块,该系统集发光与聚光系统于一体。应用该镜头可以实现实时、连续和非接触测量的特点,并且具有大范围、分布监控的能力,容易实现对气体浓度成分的准确测量,使气体的测量更加安全,更稳定,灵敏度更高。其次,通过光电探测器对光信号进行了光电转换,并通过前置放大、带通滤波对电路进行了优化。为了得到与气体浓度相关的信号,我们通过谐波检测手段获取二次谐波信号幅值。谐波检测可以将监测系统的频率搬至高频处,有效地抑制了低频的噪声和外部的干扰,以提高整个系统的检测灵敏度。最后,采用了济南三科DMP609数据采集卡,设计出来的上位机软件具有数据采集、数据图标显示、浓度信息显示、通道选择、历史数据显示以及保存和读取等操作。
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