摘要：一氧化碳(CO)和甲烷(CH_(4))是大气中主要的污染性气体,而且二者都属于易燃易爆气体。一氧化碳和甲烷浓度检测在人民生产生活各个领域都具有重要意义。因此,本文开展了VCSEL型CO和CH_(4)双组分TDLAS气体检测系统的研究。针对双组分气体检测,提出了一种双波长分时扫描式自主校正检测技术,消除了光信号的交叉干扰,实现了单信号环路对双组分气体的高精度检测;针对VCSEL激光器工作温度稳定性要求高和阈值电流低等工作特性,设计了高精度温控电路和精密电流驱动电路;针对双组分气体光电探测器信号幅值不同的特点,设计了偏压和增益数控可调的光信号采集处理电路。本系统进行了整体性能测试,稳定性较好。

摘要：在深地资源勘探领域,为确保人员和设备的安全需要精准检测CO_(2)气体浓度。基于中红外TDLAS技术设计了一种检测CO_(2)气体浓度的数据采集系统,该系统选用Xilinx Zynq-7000系列的XC7Z020作为主控芯片,由芯片内部集成的XADC模块采集气体的温度和压强数据,传输至主控芯片的PS(Processing System)端;利用高速ADC芯片AD9248采集基波信号和二次谐波信号,主控芯片PL(Programmable Logic)端对数据进行均值处理,均值计算参数受PS端控制,最后主控芯片对多组数据进行整合处理并通过USB接口按照规定的数据协议发送至上位机。经实际测试,该系统可以高速、稳定地采集处理数据,并且可以适用于其他气体的TDLAS检测系统。

摘要：城市特色公共阅览空间是由传统的公共图书馆向多元综合文化服务转化而成,城市特色公共阅览空间的设计和服务布局从而也变得更加多元化,从而达到进一步提升服务效益的目的。文章以合肥市“字里行间”特色公共阅览空间为研究对象,针对当下现状进行分析并提出相关改良策略。

摘要：近年来,对温室气体的浓度监测常常选用无人机等设备,无人机可以携带气体检测仪在高空环境下对气体进行移动监测。本文针对无人机设备集成的需求,基于小体积、低功耗的新型VCSEL光源研制了“时分复用”型甲烷和二氧化碳双气体检测系统。系统选用STM32H750作为系统主控,为VCSEL设计了专用的驱动电路和温控电路,用模拟开关切换驱动信息,实现了对气体浓度的分时检测。此外,专为系统设计了上位机界面。将浓度数据通过串口上传至上位机后,可以将数据绘制成可视化图表。经过实验测试,系统稳定性高于95.3%,系统稳定性好,显示界面直观。系统指标满足设计需求。

摘要：TDLAS技术作为一种快速、准确、高精度的气体检测手段,可用于多种极端环境中的气体测量以及人体呼气检测等领域。本文设计了一种基于XC6SLX16的TDLAS气体检测激光驱动系统,采用FPGA芯片XC6SLX16为主控,在FPGA内部利用直接数字合成的方式产生激光器所需要的驱动信号。并研制了输出范围数控可调的压控恒流源电路,可以通过FPGA设置不同档位的电流输出,使得驱动系统可以满足不同激光器的需求。同时,系统使用USB的方式进行通信,通过上位机配置系统工作时的各项参数,提高了系统的易用性和灵活性。

摘要：人体呼气检测是一种便捷有效的临床诊断手段,通过检测人体呼出气体中CH_(4)浓度能够实现消化科、内分泌科等领域的疾病的无损检测。使用TDLAS技术进行人体呼气检测是一种精确、便捷的检测方法。针对TDLAS型CH_(4)气体检测系统,本文设计了基于FPGA的激光器温控系统。系统选用XC6SLX25为主控芯片,主控制器通过模数转换芯片AD7691实时获取激光器的温度,将实际温度与设定温度进行数字PID运算后,改变数模转换电路输出的电压控制TEC驱动芯片AND8835实现对激光器温度的控制。经过试验测试,该温控系统可以高效、精确、快速的对激光器进行温度控制,控温精度达到±0.01℃。

摘要：TDLAS系统利用气体对特定波长的激光吸收的原理进行气体检测,激光的光强稳定性对系统的检测精度和稳定度有着重要的影响。针对TDLAS系统激光器光强的变化,本文研制了动态光强跟踪检测电路。电路采用STM32H7B0作为主控制器,设计了低噪声的高速前置放大器,并使用压控放大器AD8367调整电路的增益。主控芯片实时检测光强变化情况,并控制放大器调整检测电路的增益,实现动态光强跟踪。经过测试,该检测电路可以根据激光器光强变化实时的调节增益,稳定的输出电压信号,消除了激光器光强的变化对TDLAS检测系统的影响。

摘要：海底天然气开采是目前我国实行多元化能源结构的重要一环,而组成天然气的成分包含有一氧化碳和甲烷,实现对一氧化碳的检测在深海天然气开采具有积极意义。因此本文基于近红外VCSEL激光器实现了适应性较好的痕量一氧化碳气体检测系统。为适应不同气体检测环境的需要,本文依据反演模型随温度压强变化的特点设计了对应的补偿算法。考虑到采用二元二次函数拟合气体温度压强补偿系数的误差较大,本文基于BP神经网络实现了更加准确的气体温度压强补偿算法,为本系统在深海天然气开采探测方面的应用奠定了基础。

摘要：以CO_(2)为主的温室气体排放使得全球变暖,严重影响生态环境,2021年习近平主席在二十国集团领导人峰会上提出“中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”,因此精确检测CO_(2)气体浓度具有重要研究意义。由于CO_(2)气体吸收谱线的展宽受到气体压力、温度等因素影响,导致TDLAS气体检测系统测量结果误差增大,因此本文结合HITRAN数据库仿真,提出了基于BP神经网络深度学习的CO_(2)浓度反演算法和嵌入式实现方法,实现了对气体浓度的补偿,为嵌入式浓度反演算法设计提供理论依据。该算法可以移植到STM32F407中,经过测试,气体浓度的检测误差小,有效提升了气体检测精度,此方法同样适用于TDLAS型的其他气体检测应用场景中。

摘要：通过精确检测CO_(2)气体浓度控制CO_(2)气体排放是治理大气温室效应过程中最重要的部分,采用TDLAS技术构建的CO_(2)气体检测系统稳定度高、精密性好,是一种新型的检气方法。设计了一种应用于TDLAS型CO_(2)检测系统的光电转换模块,用于接收转换气体选频吸收后的激光信号。激光经过CO_(2)气体选频吸收后被光电二极管接收,由TLV3541转化放大成模拟信号,采用ADS8319对信号进行采集转换为数字信号后,回传至主控芯片STM32H750,为增大数据存储量,主控器将数据处理后存储至FLASH芯片MX250L6406E,最后通过串口将数据实时传送至上位机,在上位机界面实时显示。通过实验验证,本设计可以精准、稳定地采集信号,满足TDLAS气体检测系统的要求。可以灵活的推广到其他TDLAS检测系统。