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利用LED检测甲烷浓度的实验研究

作　者: 孙晓峰
导　师: 高锦岳
学　校: 吉林大学
专　业: 光学
关键词: 实验研究实验装置图出射光标准具透过率曲线波数范围天然气工业吸收方法实际浓度理论计算值
分类号: X831
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 181次
引　用: 6次
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内容摘要

一方面，甲烷是大气中碳氢化合物的主要成分，约占其总量的85%-95%，在全球范围进行连续监测的大气气体中，它一直占有优先的地位。另一方面，随着世界各国大力发展石油-天然气工业以及煤炭工业，与甲烷泄漏相关的事故也日益增加。所以，各种测量甲烷浓度的方法也应运而生，本文介绍如何利用LED测量甲烷浓度，从而提供了一种价格比较低廉的测量方法。本论文分为理论和实验两个部分，理论部分着重讨论了在各种模式下谱带吸收系数的计算、探测气体浓度的常用方法。实验部分里用了一种近似于差分吸收方法的技术对甲烷和空气的混合气体进行了测量，并将计算结果与甲烷实际的浓度进行了比较，得到了比较理想的实验结果我们知道，当一束光经过吸收气体后，其光强由变为如果再让这束光经过标准具，其出射光强为现在我们调节F-P的腔长，使标准具的透过率曲线在一定的波数范围内扫描，当腔长为时，出射光强最小为 <WP=108>当腔长调到时，光强最大为则整理得所以，通过测量和，我们就可以计算出待测甲烷气体的浓度。实验的结构图如下图1 实验装置图 <WP=109>在实验中我们测量了甲烷浓度为10%, 5%, 2%, 1%, 0.5%下的甲烷和空气的混合物，分析了实验误差，进行了参数设置，从而得到了较好的测量结果。图2为计算结果与甲烷实际浓度的比较。图2. 甲烷浓度C与的关系图，直线为理论计算值，圆形图标为U型计测得的甲烷浓度。

全文目录

前言  7-9
第一章红外辐射的传输  9-39
  1.1 大气的结构和性质  9-12
    1.1.1 大气的组成及其分布  9-11
    1.1.2 大气的温度和压强分布  11-12
  1.2 大气吸收衰减的计算  12-37
    1.2.1 大气组分红外吸收光谱及其特征  12-14
    1.2.2 分子吸收的模型计算法  14-35
    1.2.3 分子吸收的逐线计算法  35-37
  1.3 其他效应对辐射传输的影响  37-39
第二章探测气体浓度的常用方法  39-52
  2.1 光谱遥感测量的原理  39-40
  2.2 傅氏变换红外光谱吸收技术  40-42
  2.3 差分光学吸收光谱技术  42-45
  2.4 激光长程吸收  45-49
  2.5 差分吸收激光雷达  49-52
第三章分子光谱  52-68
  3.1 分子的转动光谱  53-58
  3.2 分子的振动光谱  58-60
  3.3 振动-转动光谱  60-66
  3.4 甲烷的光谱  66-68
第四章实验仪器的基础知识  68-86
  4.1 锁相放大器  68-74
  4.2 法布里-珀罗标准具  74-81
  4.3 真空系统  81-86
第五章实验方案及数据  86-104
  5.1 实验方案  86-295
  5.2 实验方案  295-104
参考文献  104-106
论文总结  106-107
中文摘要  107-110
英文摘要  110-114
发表论文情况  114-115
致谢  115

利用LED检测甲烷浓度的实验研究

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