基于TDLAS的甲烷浓度检测系统关键技术研究

目录

声明

1绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2常见气体浓度检测方法概述

1.3 TDLAS技术的研究现状和发展趋势

1.3.1 TDLAS技术的特点和优势

1.3.2 TDLAS技术的国内外研究现状

1.4论文的研究内容及结构安排

2TDLAS技术气体浓度检测的理论基础

2.1基本光谱学原理

2.1.1分子吸收光谱理论

2.1.2气体分子的吸收线强和线型

2.1.3 HITRAN数据库

2.1.4甲烷气体的结构及吸收谱线

2.2 Lambert-Beer定律

2.3 TDLAS技术气体检测的原理

2.4谐波检测技术

2.5本章小结

3甲烷浓度检测系统硬件设计

3.1系统的总体方案设计

3.1.1系统的总体结构

3.1.2系统的设计要求

3.2激光器的选型

3.2.1半导体激光器的特点和分类

3.2.2半导体激光器选型

3.3激光器驱动模块设计

3.3.1驱动模块硬件设计方案

3.3.2信号发生电路设计

3.3.3信号叠加电路设计

3.3.4压控恒流源电路设计

3.4谐波检测电路设计

3.4.1光电探测器的选型

3.4.2前置放大电路设计

3.4.3锁相环倍频电路设计

3.4.4移相电路设计

3.4.5相敏检波器设计

3.4.6峰峰值检波电路设计

3.5激光器恒温控制模块设计与实现

3.5.1半导体激光器的基本结构

3.5.2 温控系统方案设计

3.5.3 TEC的工作原理

3.5.4 PID控制理论

3.5.5温控电路设计

3.6本章小结

4基于FPGA的DDS系统设计

4.1 DDS技术的基本原理

4.2 DDS系统设计

4.2.1相位累加器

4.2.2频率控制字

4.2.3波形存储器

4.2.4 DDS系统综合与仿真

4.3 DDS信号发生的硬件基础

4.3.1 FPGA选型

4.3.2系统整体方案设计

4.3.3电源电路设计

4.3.4时钟和复位电路设计

4.3.5配置电路设计

4.4本章小结

5系统测试与实验结果分析

5.1系统概况与测试环境

5.2驱动电路性能测试

5.3温控模块温度稳定性测试

5.4甲烷检测实验结果分析

5.5本章小结

总结与展望

6.1论文工作总结

6.2研究方向展望

致谢

参考文献

附录