（光学工程专业论文）非分光红外尾气分析系统设计.pdf

浙江丈学硕论文 摘要 随着机动车保存量增加，机动车尾气已经成为空气污染的重要来源，枫动车排气所 造成的环境问题变褥髓益严重。因此，要从污染的源头着手，加强对枫动车尾气的检测 和擦制，稳定、精确的尾气分折系统的需求就摄得非常迫切。丽巍隧着新的圈家栝准的 出台，对于机动车尾气排放污染物的限制将更加严格。本次设计的缎外尾气分析系统就 是髑来测量尾气中污染气体的浓度，从丽为机动车尾气的摊放污染物控制提供了有力的 保障，以达到减少环境污染和保护生态环境的强的。 本文设计了一种蒸于非分光红外( n d i r ) 探测技术的尾气分板系统，实现了对机 动车慝气中一氧化碳( c o ) 、二氧化碳( c 0 2 ) 、碳氢化合物( h c ) 这三穗成分的同时 检测。 本文设计了完整的系统结构，并选择了合透的器件包括红夕 光源、气室、红外干涉 滤光片、红外探测器等。在电子系统方露设计了放大滤波电路、数模转换电路、单片机 控制电路及光源驱动电路，特剐是离精密放大电路的设计，达到了很好的效栗，为后藤 的信号处理提供了有力的保障，提高了尾气分丰厅系统的检测精度。通过单片枫和上位机 程序的编写，从而完成了整个系统结构。 本文通过对各成分的标准浓度气体的测量，获得测量数据和对应浓度阗的对应关 系，通过。矗g i n 软件豹分析和处理，拟合出c 0 2 、c 0 、h c 三个成分的关系曲线。并 分析影响系统测量准确穗的因素，包括环境瀑度变化、气体压强变化、光源交化等。通 过实验对多种成分豹同时测量时，三稚成分之间相互干扰阀题遴行了分奉厅，得到了各个 成分之间的影响系数，然后对测量结果进行了补偿。通过分板和补偿，进一步提高了滗 气分析系统的精度。 最后通过对实羚气体的溺量来验证系统，结果证明菲分光红外惩气分析系统达到了 预期的目标，具有较好的稳定性和测量精度。 关键诩：尾气红外吸 | 芟菲分光红雏红外探测器干涉滤光片 濒巍大学硪：论文 a b s t r a c t w l 氇攮e 秘e 羚a s i 雏g 龋搬en u 黼b 髓o f 糖。t 娌v 豳i c i e ，氇e 辇a s 横毯o t 越v 豳i d e 瓠a sb e e 溯e m 蠢琏珏羚eo f 撕秘l l 攘l 妯i c h 越瓣m a k s 铋v 蝻黼e 黔t 转l l 撕。懿m o r es e d 渊s ly ts ow c s 毽l d 掰e 矗s u r e 瓣dc 黼靠。l 攮eg a s 蕊v e h i c l e 磅s 掘b l e 鞠da c e u 糌耙g a s 黼蕻辨；c a ls y s l 鼬，瓤 啦i sp a p e 毛ld e 噬辫an e wi n 舾撑dg a s 勰a l 礤呈c 采s y s e mt o 搬e a s 黻。g 嚣sc o 勰e n 糟蛀o n 。 弧 sg 黼鞠硒e a ls y s 重e m sa c h i e v e du s i n gn 静d i s p e 峨v ei n 蠡粼d ( n 掰r ) t e c 融i q u e s 蜘艳ha 辩b 毡s e d 黼搬e 虫e l 啦a 毫搬张yg a s e sh 躺eu n i q u ei n 翱d 痨s o 垮i o ns i g n a 诅揩s 强攮e 2 - i 4 # m 辩磐o n ，歉e a nm e a s u f e 壤ee o n e e n 臻t i 雠o fc 勰b o 珏文o x i d e ，c 懿b o n 琳掰l o x i 如8 粼l 姆d l d e a r b o ni nt h e9 8 sa t 如es a l n et i m e 弧i s 舻sa n a l y t i c a ls y s t e mc o n s i s t so ft h ef o l l o 诚n g ：i 船a r e dl i 曲t8 0 u 端e ，s a m p l ec e l l ( 盯 k n o w no p t i c a 王l e n 殍h ) ，t h i n 一纛i mi n t e r f e r e n c e 壬i l t e f a n di n 抒黜dd e t e c t o r 谢t hi t sa s s o c i a t e d 砖e e t 硝c s 稳et h i n * 掰m n t e r 凫r e n c e 盎l t e fi se h o s e n 姆越l o wt h od e t e e t o rt os d e e t i v e l y m o n i t o ro n l yt h ep 删o fi h ei n 蛾ds p e c 抓勰t h a ti ss p e c i 蠡c a l ya 髓呶db yt h eg a so f i n t e r e s 。a st h eg a so fi n t e 阱s tp a s s e sb e t w e e nt h ep o w e 勰di n 疳a r e ds o u r c ea n dt h ed e t e c t o r ， 壤ea 醅o r p l i 雠s p e c 缸毽穗a n g e sa l gw i 饿疆ed e t e e 协r s 饿印珏 ，w h i e h 趣e o f r e l a 艳d og a s e o 劈e e n 童f a t i o n b ys t u d y i n gas e r i e so ff e s n l t sb 嚣t w e o ns t # m d a 堪g a se o n e e n 仃a t i o na | 1 dc l e 重e c t o r ，so u t p u t ，、v e c 鞠g e 啪er e i 确o n s h i pb m v e e nt 融s ev 撕a 糙e su s i n go r 垂g 涵s o 袁袖i sp a p e rs t u d y s 群。鞴l 如e t o 掩w h 馥箍f 凳c tt h er e 鼬l lo f m e 鑫瓣f c m o n l ，i n c l u d i n ge n v i f o 芏l m e 矬妇lt 。攥秘鞲轴羚， 9 8 sp 摊s s u r e ，c h 勰孳e 龋l i 鹳ls o 娃粒ea n ds o 嬲。髓i sp a p e ra l s o 或u d ye m s s 捻l 羹8 m 蝴g 拯e 硅i 疆毫f e n tc o n t 黼i n a 瓤黼，巍d 酚c o l l l 辨n s 矗挺t 。氆ef e s u 抟穗e 蟛s e 融g e 耄粥。揩勰c 弘f a e ， t h e 揩潮l t so f 懒em e & s t 珏罄撇e 躐u s i n g 壤e9 8 sa n y t i c a ls y s t e 撇d i s p l a y 钠融 h e 孽y s 钯mi s s t 8 b l e8 n da c c u r a t e 羹 镪w 船砖s ：g 鹄 妇豁艇如s o 攀垃，n o 骢* 镬s 争料s i v e 诹鑫a 弛d 心d 嫩x l 蛰蠹a 掩d d e e c t o f 。 n 穗r f 鲁豫n e e 螽1 t e r 珏 灏汪夫学蘸圭论文 减产，露时还舆商滚瘢彳擘鲻。它戒为汽车尾气搀救煞麓二公害。 n 哦楚n o 及n 0 2 豹总称，熟中n o 与j 血液中的血红索的结合髓力比c o 还强，容 荔捷入稍中毒丽死亡。n 0 2 楚种溜经商毒气俸，有姆殊潮激美眯，犊褰久麓鞭藜帮精 部。它是产生酸掰和弓 起气镁变化、产生烟雾的主臻服因。 槛动车鼹气撵款的粳粒物，一般蹙由袁经为o 。l 弘m 4 g 辟m 戆多孑l 窭茎淡粒鞫成。它 钱糕辫s 晓及笨拢有毒蘩鼹，菇突昧，对入翻蹲啜道缀为毒害 颞粒度较丈豹炭粒能 迅速沉淀，不易从肺部排渤) 。 藏努，邂气中熬笔 像会貔、酸讫舍物镣郯是搿害戏分。 综上掰述，机渤车惩气撵嬲薛污染物，绘予人类靛驻生存的大气环境带来了严重 酌污染。程交通干线等人鞠密集涎，葵撵气离度接避入髂呼吸蒂，飨入体健藤造成了 严整的危害。因此，要从污 x 浙程火学颈士论文 襻放标准弱国台，各国逐步鸯镕大了蹿藤气摊放秘鞭臻i 。蕊翳各霞瓣瓣赦法溉不鞭蕊严， 餮辨瓣骞毛动事嚣气捡测鞠羲裔标准方淘发璇。在稔测方法主，黧魄醛蠢不鞠，扶最 襁瀚怠速法、双惑遽法刭王躐法，两基，对试验麓蕊黥簧求遣嚣鍪严穰。 我阑从1 9 8 1 年开始制定视籀车撼放标壤，并予 9 8 3 每缴布了嗣家梳动车瓣液栎墩。 魏蕊颥裙了一次魄一次雯龛籍严格黪凝爨家栎拣，毽豹裁跫洚了黢剩大气污染，镙妒环 境。我澄与_ l 鼗器鑫篷一檬对撬秘车撵藏豫了严捺熬黢测，基控裁捺豁正邂步与潮黼应 进攒标接通。随着杭动车摊放限毽的瞄益严格，梭测枫翻车捧放的技术承平髓薹不瞬向 髓发展，鼠藤秘璃缓礁熬稔测方法，筏懑硫璁芨袋懑车辆静实际薅藏效祭。 在中牮入懿_ 共和溺耀壤曝护法秘审华人氐共鞫黼大气污浆跨治法精簿下， 为了拣截枫瀚棼污染物蒜放，敬饕耶壤窆气璇凝，予2 5 年3 兵2 秘蹴攘了最颛瀚点 燃式发动税汽车簿气污染物捺敬隈蹙及测爨方法( 双惑遗法及麓翳二l = 凝法) 簿标准， 瘘2 0 舔年7 箨i 弱起实禳，该禄雄援定了点燃式发动飙汽车怠逮朔离惑遥工况下撵气 污染物摊敞隧缎及测量方法。 袭l + 薪生产汽率辨生产汽率捺气捞染秘捺放融瀑 体辍势数) 辩 獒剐 辜爨怠遽瘫怠速 c o h c l o 埔 c o h c l o 6 2 0 泌年7 嗣l 鞲越新生产 o 51 0 0o 3l 豹第一粪辍蹙汽事 2 5 年7 其 弱起毵生产 的第二类轻獭汽率 o ，s s os1 5 0 2 。e 5 年7 秀l 霾怒新生产 躲重型汽孳 1 o2 0 0o 72 弼觅，港予耩的匿家栎漆黪如台，对予枫动车飚气排敞污染物瀚鞭臻g 姆鬓嬲严格。 嚣藏，零漂鬏蹙程中肇入民共秘鬣环溪保护法秘中华人鼹共秘瀚大气浮絷骆浚 法秘镤家醛舔想翳薅揆秘车撵救污染憋擗放壤壤哟癸求下，莰诗鼹鹿瘸于怒气中一 氧忧碳( c o ) 、二氧化碳 、 9 渐涯大学硕士论文 水( h 2 0 ) 等气体对红外线特定的波长蠢选择吸收，因此可以利用各个成分的不同的吸 收谱线位置来测定含量。下面将从各成分的中红外吸收谱线进行分析来确定最佳的测 量波长。 b e 。r b # l 辩e n2 s 0 2 0i 蕃 巍l 麟踌 i 一一 图2 2c o 的红外吸收光谱 从c o 的红外吸收谱线可知，c o 在波长为4 肚m 5 l m 处蠢2 个特征吸收峰，分 别为4 5 9 雎m 和4 。7 4 岬附近。 ， ： ： 二 1 i 。嗽。 tj 。 ”i i 辞 图2 3c 0 2 的缎外吸收光谱 上图为c 0 2 的鲤外吸 | 殳谱线，从图中可知，c 0 2 在中红终区有两处明显的吸收带， 一处为4 o 肛m 5 o 脚之阔，一处为1 5 岬左右。但是4 2 6 雎m 左右的吸收比较明显， 吸收幅度比较大，因此选取我处豹吸收谱线来分柝c 0 2 的含量。 濒江大学醭士论文 愿气中豹碳氢纯合物 7 0 7 0 7 0 6 5 可见光到带通区5 0 1 o 1 s l o 。1 域的平均透射率 可见光到带通嚣无具体数据无具体数据 1 无具体数 域的峰值透射率据 带通区域到8 u ms 1 曼0 1 无具体数 控割c d 4 0 5 l 酶逸通和a d s 8 3 2 5 的工佟 p 1 5 、蕈 1 6 、p 1 7 分别涟接到c d 4 0 5 l 的a 、8 、c 三个端嗣，闱涞擦铡不同信号 的选遗。p 1 o 、p 1 i l 、p 1 4 分别连接到a d s 8 3 2 5 芯片的d c o c l k 、d o u t 和c s 端疆， 通过单片梳的选通和模撅的辩钟信号，寒控制a d s 8 3 2 5 芯片进行恕静转换，蔼觚p 1 1 西获褥转羧螽瓣数撵。 ( 3 ) 与上位机的串鞘邋倍 攀片机的r x d 和1 x d 端口遥过与m a x 2 3 2 芯片携连跟上彼橇进行通讯，由于单 片枫的数据处理能力有限，必颁将实验掰得豹数瓣发送翻上位枫进行处理。 滤巍大学鞭士论文 在系统安装的初期，为了获樗a 国转换聪的数字信号釉气体浓度的对应的鞠线关 系，必须嘉上位褪将获褥数捺遴嚣攘含，褥姆掇合掰褥鹣线方程蕊输绘荦冀凝，她蜃 攀片褫只嚣袄攒拟台鳆数攥曲线，强攥获褥靛数字馈号对应霹褥翻橹测鼹气筑熊分浓 痰。 ( 4 ) 溅试过程控裁 攀嚣狙控制熬个系统褥眷序遮孑亍，通过单片极郝分程膨熬编写来蜜璐。 4 ，s 单片热程序设计 鼹4 ，1 4 攀片懿程蓐漉稷隧 滩片梳程廖酋先完成系统的拐始化，扔始仡结束麟，系统需要预热2 0 分钟发右， 搜整个系统稳定。预热完戒麓，系绫经邋檬零，菝褥备个测试；曩遵鼹在溺鬟善浓发为0 瓣的测量篷，默矫正稼定熟髓线。标定宠成辩，单片视套谗蠢无上像橇发送的枣掰命 令，掇据串口指令的不丽，分剐执行不黼的程序。在没霄特定的串鞠指令情况下，单 冀襁爨凌男始瓣气塑萋气体豹铡整。逶遗枣黯，零片钒不凝逑萼冬溯鬃於结莱发送绘上 佼钒，进嚣耱巍豹憨淫。 濒巍大学硕士论文 4 6 上位机程序设计 上位瓤主要炱爨浆5 l 零片机妁审翔遴谣，获褥测爨黪数据，并转纯成襁应钓褥测 气体成分的浓度，墩藉在羁示测餐结聚。上位桃的稳降髑v c 编写。 上位辍完戏的第一帮分怒处骥与攀片掇抟枣霹蘧诋。在二经撬鞠犟砖辍豹率剿道 谌中，必须设寇辐购的串鞭睡输势议，南予上僚枫发送不滴驰念令绘擎冀枫，在通讯 时设定统一的命令鹃，当单片机接收到命令码时，酋先避行判断命令硒的种类，然艏 执行捐应熬功黪。簿攀熬攒令毯摄：零点定括；满爨稷定拣；特定通邋定耘；参数设 定；系统熏耨辅始他等。只簧绘穗斑鸵拯令分辩露定晌数使，当要执行慕项功熊时， 只要发送这一圈定的数值即埘。 姿然，枣翻程发动测爨躲缀始数爨绘上使糖霹，瞧成该缀持一定戆楱式，遮楼上 穰枫墩越按照灏宠的格式褥到番个鞠笾鹃数掇。 上位挑究成的第二部分怒从测量的原始数据中分耩粥穗疲的气体成分及浓痰。 蕊先，获褥气髂各残分浓度鄹数爨黪对应粒线，遮攫瀑要遴避对不翘浓凌骢拣猴 气体豹测量，寒获缮关系点，褥由于标准气体敦数量楚蠢隈翡，所以黪缀从已蠢豹数 攒点中分析出变化麴关系，并拟合出对应魏线，撅合的曲线尽可髓豹反成真实的关系。 驳土麴掭定过稷必矮在赣鞫的爆境下遴行，魁旗拜壤滋鹱、德溅气体藤援等。拟台突 残蕊，漪予单一成分麴溅爨，可以掇摄缀合魏线，蛰测鬟黪原始数据转挨为浓发镳。 由予数据采样患的谢限饿，测爨的结果不可避免驰存在谡藏。 葵实，虫予本系绞蹩对3 耱戏分豹戮辩溅塞，还黉分辑各个娥分之鲻蹩蚕雾在予 我，予貔靛摇发铸，然瑟授攥分辑对各残分瓣溅显浓发臻聚进行李 偿。 最穗，可戳报攒测量掰褥的环境澡魔和蕊强德，分析疑中豹变化蕊镕。 上篷稷程露最矮王终楚将溺蕊熬数撰裟器功蕊透过赛嚣瓣形式爨示惑栗。 上穰辍第二帮分豹分轿谯第聂章中谨缨陈述。 4 5 濒淫天举颟。l ：论文 5 重理论推导 第五章数据分析和处理 一( g 抛) = 好_ 式巾：、k 气体渊攮通遴和参考通遴不斛波长下的出射光强； 愿。、霁州气髂测量逶道鞠参考通道不弼的窄带滤光片的透射效搴； c 矗、e 0 气体测麓逶道秘参考遴道中气体探测器和参考探测器的响癍 海式5 1 霹知气俸嚣羹逶邀帮参考逶淹驰瞧纛篦； 嬲2 苦2 静= 鬻谚皴瞧：， 聪呵l j 够r 。e r c 。孽| r 薛r r c 耐? 。s o ： 锻设= 鬻 摄s ， a u = 燃o 口一舭( s 4 ) 囊上式霹熟，警特测气体成分浓度c = o 辩，霹竣褥爨 ：蜀。磐 ( 5 1 5 ) 疆旺大学醺：论文 ( 1 ) 红外光源在不同波长处的出射光强不圜：由予使用的是i r l7 1 5 红外光源， 光源在中红夕卜豹谱线友欧了各个捡测波长秘参考波长处的蹬射光强不同。 ( 2 ) 毙薅瓿辍结构懿茇髯：理论上红努竞源静中，、镀貘气黧熬中心鞫、探溺 器豹中心应该重合。但实际安装时，仍然存在着偏差，使得气体测量邋道 帮参考通遴存在蓉差异。 ( 3 ) 滤竞片透莉率懿差异：从速器静缝秀窄荣滤光片翡参数中可戳褥舞，滏于 各个滤光片的峰德遴射沈存在港差异，到达纽外搽测嚣液黼的光强麟会寄 所不弱。露巍滤光片的半峰值波长宽疫不嗣，刚搽测嚣接收豹光能蘩总鞠 也不瓣。 ( 4 ) 红静搽溯器的响臌度差异：对予热电堆探测潞，由于测试的4 个通道的波 长范围不弱，不弱的波长范溺的缝外光对探测器感应嚣城酌照翦效巢不同， 灏戴，热惫维探溅器对于4 个邋邀酌照舞光稽纛度存在蛰差异。强辩，盘 于探测器本是铡避葶曩热工方两不可能完金张礴，不可避兔的产生了麓肄。 对手一令疑定戆系统，甄= 糟，当系绕骥定竣篱，以上4 令方蘸静差 异都是固定的，所数在相同的环境下蜀怒阉定不变的。所以对于个系统，蔷先要确 定凰。摄攥裁耧鹣分辑，霹墩镬瘸蒋溺气体藏分滚菠。= o 戆气嚣邈行檬定。对于溺登 三釉气体成分的系统，通过徒气室中通入练氮气可以获得3 个测量通道不同的氘俊。 俊褥注意的怒，蜀只有在因定豹强境条律下才麓探持不变，当环境发生交化l l 尊，蕊 会发生变化。影晌嚣素有包捂环境湿度、光源灯丝澡度、待测气体鹾强等。 环境滠度( 霸) 变他的影响有： ( 1 ) 对筑岁 撵壤l 器静影晌：本系统使麓瓣熬毫壤攥溯器，零赛藏楚熬敏感鍪爨传， 当环檄温度发生变化时，会影响探测器豹输如。热电堆探测器的输出电动势： 点二( r ，写) = 炎丁) 一，( 磊) ，r 、分剐表示热彀壤探测器搽溯极窥基极两个节 点静溢度。五俸为基极的温度，必须傈诞不变，才能保诞输出电动势跟搽溅 极的濑度有固定的瀚数关系，即保证输出电动势跟探测掇受到的辐射光髓量 袋蠢定瓣避蘩关系。警嚣凌瀑度发童交豫对，鏊投懿潺褒发生交讫，热瞧堆 4 7 潍滔走学碗：l = 论文 5 2 数据输出的稳定性分析 a 国转换簌的 6 能二避制数攮，激5 l 零片褫传送给上位橇逑行处理，1 6 经靛二 邀制数摄帮转捺为卡逡剩楚爨。2 1 延6 5 5 3 6 ，测褥豹数蒸藏鹚为：e 嗡5 5 3 s 。经过l o o 鞭z 黔袋撵频率邋褥采样震，输懑瓣c 晓帮参考巍潞靛数掇始强疆示： 3 s o o 。 鬟黼 2 5 0 。o 0 1 s 0 0 0 0 o 如4o 6 l ! 幸辩 $ ) 黼5 1 输浅借号的液彤 渤予缓终光濒进行2 h z 龄低频调制，所以输嫩豹倍母也是溺期镝号。僚魑红外光 源熬滠庭舞蕊，发麓敬箨光勰糍整主舞添要一定的鼹蠲，褥显热溅滚探溅器浆瓣闽镌 疲珑较缓幔，掰以信号上舞需黉定砖阏。露辨党源是藤2 差z 翡频鬻进行调制，当淹 滚煮爨辩，攘溯嚣浚毽臻号变大，经逶黢辩闯遮捌最大篷u l ；姿光源变睦霹，探测 嚣依然输出籍譬，想是缓慢麴变，l 、，最麓达到最，j 、穰u o 。扶蘑中瑶翔，在调铡虢辩阕 态，僖弩魏够这磷最大袋最，j 、蘧，劳鸯段时溺豹穗蹲稳定翅。瓣蕊奄这到最小瓣， 并不蒋予o ，原函如下：放大瞧鼹输出稳在饕偏谶电艨，探溅器本囊可髓存在着蹬媳瀛。 为了演涂邈个爨素熬影拣，霹戳通避诗舞输爨麓号魏变往值： u m = u ，嘞一，c 啦 = u ，形，阿 5 7 遴过最大穰裙疑小谴麴襁减，可戳减少误麓。鼹者酌差值爱浚了国予光源瓷皤变 豢裁筹器m菇菇 n o o 巍巍太学颈圭论文 化所g 起豹输 鹫信号的变化擞。在接下来的讨论中，部聚耀稠减爝的数值进行分桁。 饕先分耩辕斑毽号静稳定媳，袋瘸对琢麓空气滋 亍溅餐，在疑题瓣凑巧蠛温发稳 大气壤强可认为僳薅不变。经避a 舾转换螽单片橇获褥的数据为1 6 使的二遴铡数摆， 转换为十进制数据。测得输出麴2 0 组信号掰分布图袋示如下： 一燃通道数撼 、 ， 1 o 、。p p 滠瞧数糍 + 遴遴鼗掇 一参毒邋道数锻 一压强数据 圈5 2 六个通道输出的数据稳定性曲线 从土圈可鳃，六蹿蘩号灏稳霆鞋都魏较好，虽然纛鞘微豹土下波勃，馥是波动鹊蠖 艘穰小：在1 6 谴二进制德号下，在o 哂5 5 3 5 之阔豹炎纯澈都在2 0 戳斑，捆对炎绽量 o 5 0 5 o i s o i l；5 o 0 0 9 9 9 0 8 8 5 5；4 4 4 4 4 ：1 2：l 戮裟慧嚣筹 濑强大学硕士论文 舶黢大馕为o 0 7 。 5 3 纯氮气标零点 锰气室中充入纯氮气，自予不禽其它成分，在室瀣( 2 5 摄既蜜) 、 标准大气压下 谶行测壁，测得数据如下： 表5 1 纯氯气溅蹙的数据结果 i 类激 h c c 0 2 c o参考温度压强 i 数据 2 7 0 1 83 1 6 0 82 5 0 3 52 5 6 4 7 3 9 7 6 93 2 0 5 7 从零点标定可知，由于充入豹纯氮气不舍其它吸狡成分，红外光谱没有受到气体 成分静吸收，因此，获褥的4 令通遵的数攒裘短了这一状态下4 个通道无吸收时酌不 弱波长下的浅蘸鲎太小。逶遥诗箕c 0 2 、e o 秘 c 通道与参考逢邀豹鼗攥琵德，可爨 获褥5 + 3 式辑示静k 。，3 令溺薰逶遂蠢不间熊k 8 傻。嚣瀑度耪压强逶遵酌浚澎数瓣与 赛滠、l 标准大气压葙对应。当瀑凄和摄蘸通道豹输出数据基本上保持不交辩，表示测 爨环辘保持不变。 5 l 标准气体多点标定 对予3 组分豹尾气分析系统，需簧对镣辑组分单独进行标定。在拣定时，保诞 测爨滠庭保持奁窒温( 2 5 摄氏度) 、栎猴大气压下进行，可以_ 通过观察温度和压强遴 避戆数据，使数据纂零与标零点籍于豹数攒桶阋。 5 霹1 二氧纯骧( c 魄) 气体鳇据定 程c 侥浓度范丽为o 1 5 ，不间浓度的c 0 2 耱n 2 的泥合气体进行溅基，数据如下： 袁5 2 = 戴化碳数据结采 c 0 2 浓度( )c 0 2 遵道数据参考遇道数据 c 0 2 参考 o o o3 1 6 0 42 5 6 5 l1 2 3 2 0 8 1 5 0 2 9 8 2 82 5 6 3 3 1 。1 6 3 6 6 3 o o2 8 3 3 52 5 6 l o】0 6 4 4 1 42 7 2 7 l 2 5 5 8 9 1 0 6 5 7 3 4 5 02 7 0 6 42 5 5 8 2l 。髓7 9 3 6 瓣2 6 1 2 92 5 5 6 4l + 0 2 2 l ? 。5 0 2 5 2 l o2 5 5 4 l鳃7 濒 辩漫大学颈士论文 7 9 52 5 0 3 72 5 s 3 4o 9 8 0 5 4 9 o o2 4 4 2 32 5 5 1 6o 。9 5 7 1 6 1 0 5 02 3 7 5 32 5 4 9 30 争3 1 7 5 。3 0 2 3 3 3 42 s 4 7 7o 9 1 5 8 8 1 2 0 02 3 0 1 72 5 4 6 5o 。9 0 3 8 7 1 3 5 02 2 6 7 52 5 4 4 4 0 8 9 j 1 7 1 5 2 2 4 8 62 5 4 2 5o 8 8 4 4 l 扶上表可淤分耩褥，参考遗遵静信号输毽隧簧c 0 2 浓废豹壤翻褥减少。当e 0 2 浓鹰从o 增加到j5 时，参考通道的数攥减少了2 2 6 ，稠对变化量达列了o 8 8 幽此 将带来测量误茇。 分橱可知：受当蘸滤巍片生产工艺静限镪，滤光片獒鸯一定髂带宽，参考遇逶中 的滤光片g 2 0 3 有7 5 砌，丽稠邻的c 0 2 躺吸收特镊波长为4 2 6 u m ，因此通过g 2 0 3 滤光片鲍筑外光谗受到c 0 2 吸收谱线的影购。出予标定中c 0 2 气钵的浓度已知，嚣此 可激得戮参考巍鼹数据帮c 0 2 浓度之滴赡关系霆。 瞧2 5 静 熟2 5 s 。o - 2o24681 01 21 41 6 c 0 2 洙瞧f ) 蚕5 。3 参考逶懑与e 0 2 浓度静关系鹈线 掇撵数据的分耀情况可以得知，c 0 2 罐予参考通道数据的影响趋予线性关弧，经 过o 秭g i n 软件的搬含，拟合缕巢为： y=a+b 4x ( 5 + s ) a 的值为2 5 6 5 4 3 2 1 7 l ，误差为1 3 6 “l ； b 的值为1 s 4 5 4 7 5 ，误嫠为o ，1 5 6 0 l ； 撅合螽煞掭礁差s d 为2 5 7 舛6 ；鞠关系数廷一一o + 9 9 9 3 奎；r o 的概率p 式孛：婶一o 。7 8 6 4 s ，误麓为秘。瀚9 7 9 ； a 1 钟4 4 4 4 8 ，误麓为圭o 0 0 8 6 ； t 1 9 + 0 2 2 7 9 ，误差为士o 4 0 5 5 2 ； 镰i a 2 翩f 为2 2 3 9 8 2 l 酽，e 惫i a 2 为卡方分蠢( 统谤学中靛一秘爨攀分套) ，d o f 为岛由度。卡方分布与自由殿的比值溺来淡示拟合的实际效果。 r n 2 为o 9 9 7 4 5 。r n 2 表示相关系数，统计学中用采衡量两组变爨之阔的线性荧系 强嶷，蓬霭在辑l 之润，越接逅l 滋臻关系越强。 浙江大学硕士论文 拟合所得的曲线公式，反应了所测得数据跟浓度之间的对应关系。当测得u ( c d 2 ) 时，就可以根据拟合公式算得所测季导气体的浓度。 在实际测整中，只能德到c 0 2 通道； 口参考通道的输出数据d c 0 2 、d r e f ，由于待测气 体的浓度未知，无法弼标定时的方法进行 偿。根据测得的初始数据，计算得c 0 2 光 路和参考光路的数据比值，( c 。2 ) = 哿，通过数合所得的公式5 1 。计算得c 。2 的浓 度。根据这一浓度，使用公式5 9 对参考光路的输出数据进行补偿。参考光路的数据经 过补偿后，可以计算的补偿后的a u ( c q ) ，孬通过拟合公式计算的最后的c 0 2 浓度 c ( c d 2 ) 。 5 4 2一氧化碳( c o ) 气体的标定 在c o 浓度范围为l o ，对l o 组不同浓度的c 0 和n 2 的混合气体进行测量，混 合气体的c o 浓度已知，获得c o 通遴和参考通道的输出数据，如下表所示： 表5 ，4 一氧化碳数据缝果 c o 浓度( )c o 光路数据参考光路数据 比值 o2 5 0 3 32 5 6 4 9o 9 7 5 9 8 12 2 6 7 62 5