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二氧化碳浓度监测的二极管激光光谱技术研究

白云峰  
【摘要】: 近年来环境污染是世界关注的焦点问题,进行环境污染物的监测对于环境保护、控制治理污染是十分必要的。二氧化碳气体是温室效应的主要起因之一,对它的监测是十分必要的。另外通过对二氧化碳气体浓度的准确测量,为实现其它污染气体的在线监测打下了坚实理论和实验基础。 本文以Beer-Lambert定律为理论基础并结合线型理论,推导了二氧化碳浓度的计算公式,给出多种数据评价方法;理论推导给出在常温常压时,二氧化碳吸收谱线的峰高值与气体浓度的关系式;得到任何温度和压强下,吸收曲线所围面积是最好的评价气体浓度的光谱参量。 利用直接吸收光谱技术测量了不同条件下二氧化碳的光谱,在光谱分析中用多种评价方法对测量数据进行了评价得到以下结论:在常温常压下二氧化碳浓度值和吸收峰的峰高值成线性关系;在温度恒定且压强为0.5个大气压以上时,吸收峰的峰值只与样品池长度值和混合空气中二氧化碳百分比的乘积有关;光程一定时,在任何温度和压强下吸收峰的面积都能唯一表示所测二氧化碳气体的浓度值。 采用调制技术的直接吸收光谱技术重复做了上述实验,结果显示在常温常压下二氧化碳浓度和波长调制2次信号的峰高值成线性关系。 在实验中还研究了饱和吸收现象。当实验中光强约为0.5mw,由实验结果推得饱和参量为0.1,虽然饱和参量不大,但是这在精确测量二氧化碳浓度时还是会有很大的影响。我们研究了国内同类产品,并未发现他们讨论了此问题。由于条件限制,只能给出一些定性的结论,定量研究需要后续的工作来完成。 本论文实现了二氧化碳的在线监测的基本研究工作,对实现其它污染气体的在线监测具有指导作用。


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