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光纤环路光腔循环衰荡多组分气体浓度测量的研究

作　者: 田秀仙
导　师: 李志全
学　校: 燕山大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 气体浓度在线测量衰荡时间掺铒光纤放大器可调光衰减器
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

工业生产过程中所排放的有毒有害、易燃易爆气体严重地污染着环境,威胁着人类的健康和工业的生产。因此,对有毒有害、易燃易爆气体浓度进行检测十分重要。多年来在气体浓度测量的研究中,提出了很多方法,这些方法在不同程度上完成了气体浓度的监测任务。但迄今为止,还未出现一种令人满意的在特殊场合下高精度气体浓度在线测量方法。本文就是针对在特殊场合下高精度气体浓度在线测量进行的研究。具体内容包括:首先,分析了多组分气体浓度的测量原理,并对影响气体浓度测量精度、灵敏度和分辨率的各种因素进行了研究。其次,研究了多组分气体浓度在线测量系统的结构,分析了各器件的性能和工作原理,设计了一种新型可调掺铒光纤放大器和一种新型全光纤可调光衰减器,并对该可调光衰减器的衰减特性进行了理论仿真。最后,设计了光纤环路光腔循环衰荡多组分气体浓度在线测量系统。通过实验分析了所设计的可调掺铒光纤放大器的增益特性,研究了所设计的可调光衰减器的制作过程,并对其衰减特性进行了实验验证。进而利用所设计的系统对气体浓度在线测量进行了实验分析,得出了同种气体不同浓度时光的吸收程度随时间变化的规律,以及光的衰荡时间与气体对光的吸收系数和气体浓度的关系,效果比较理想。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-26
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 国外研究现状  11-12
    1.2.2 国内研究现状  12-14
  1.3 气体浓度测量的主要方法  14-22
    1.3.1 热导传感测量气体浓度  14-15
    1.3.2 超声技术测量气体浓度  15-16
    1.3.3 光谱学气体浓度测量技术  16-20
    1.3.4 化学气体浓度测量方法  20-22
    1.3.5 载体催化燃烧法测量气体浓度  22
    1.3.6 光干涉法测量气体浓度  22
  1.4 气体浓度测量的展望  22-24
  1.5 本论文的研究目的和主要内容  24-26
    1.5.1 本论文的研究目的  24
    1.5.2 本论文的主要内容  24-26
第2章多组分气体浓度的测量原理  26-34
  2.1 测量原理  26-30
  2.2 气体浓度的测量精度  30-31
  2.3 气体浓度的测量灵敏度  31-32
  2.4 气体浓度的测量分辨率  32
  2.5 本章小结  32-34
第3章多组分气体浓度测量系统的结构  34-62
  3.1 系统结构  34-35
  3.2 可调激光脉冲发生器  35
  3.3 增益可调掺铒光纤放大器  35-44
    3.3.1 EDFA 的放大机理  36-38
    3.3.2 EDFA 的增益平坦技术  38-42
    3.3.3 增益可调掺铒光纤放大器的设计及分析  42-44
  3.4 可调光衰减器  44-54
    3.4.1 可调光衰减器的性能与特点  45-49
    3.4.2 可调光衰减器的设计及分析  49-54
  3.5 光隔离器  54-56
  3.6 光耦合器  56-58
    3.6.1 光耦合器的工作原理  56-57
    3.6.2 光耦合器的制备  57-58
  3.7 光开关  58-61
    3.7.1 光开关的分类和工作原理  59-60
    3.7.2 光开关的性能和发展趋势  60-61
  3.8 本章小结  61-62
第4章多组分气体浓度测量实验与分析  62-74
  4.1 系统设计  62-70
    4.1.1 测量气室的设计  62-63
    4.1.2 增益可调掺铒光纤放大器的实验分析  63-67
    4.1.3 可调光衰减器的实验分析与性能验证  67-70
  4.2 气体浓度在线测量的实验分析  70-73
  4.3 本章小结  73-74
结论  74-76
参考文献  76-82
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  82-84
致谢  84-85
作者简介  85

光纤环路光腔循环衰荡多组分气体浓度测量的研究

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