一、光纤气体检测技术在潜艇中的应用展望（论文文献综述）
王琦,王世超,刘泰余,陈自强[1]（2022）在《光声光谱多组分气体检测技术研究进展》文中研究表明光声光谱气体检测技术是利用光声效应实现痕量气体检测的一项重要技术,具有高灵敏度、高选择性、零背景信号、可实时在线监测等优点,在环境监测、采矿冶金、能源电力、医疗卫生等领域发挥着至关重要的作用。考虑到气体检测应用环境的复杂性,实际的检测环境往往是多种组分气体同时存在且需要监测每种组分气体的含量,此时对多组分气体进行同时检测的技术就显得尤为重要。首先介绍了光声光谱气体检测技术的基本原理和特点,主要从光源和光声池的角度阐述了以光学复用方法为核心的光声光谱技术在多组分气体检测中的应用,并分析了石英增强光声光谱技术的特点及其在多组分气体检测中的应用,最后对光声光谱多组分气体检测技术的发展趋势进行了总结与展望。
何子聪,童杏林,黄文种[2]（2021）在《拉曼光谱在气体检测中的研究进展》文中认为介绍了国内外光纤拉曼气体测量技术的研究现状与实际应用,阐述了拉曼光谱分析方法的原理和特点,分析了拉曼光谱在气体定性定量分析领域存在的问题。在该基础上,详细介绍了几种主流的拉曼信号增强的方法,并从结构原理、激光耦合、传输损耗、孔径尺寸、价格成本等方面深入讨论了光子晶体光纤和镀金属毛细管作为激光波导的可能性,同时比较了二者的特点与优劣,最后总结并展望了光纤拉曼气体测量技术的发展潜力与未来应用价值。
徐新宏,江璐,方晶晶,陈宏,任小孟,许林军[3]（2021）在《潜艇舱室气态污染与环控生保技术发展趋势》文中提出首先介绍了潜艇舱室主要气态污染物,分析了其主要来源及其对人体的危害。然后基于潜艇大气控制系统、供氧系统、二氧化碳清除装置、空气净化装置、通风系统、应急供氧、潜艇大气环境监测系统等方面简述了潜艇舱室环境空气监测与控制技术的现状和发展趋势。关注了低温冷冻技术、光催化净化技术、等离子体催化净化技术、活性炭纤维吸附技术等一些具有开发应用潜力的监测和净化新技术。最后指出我国在潜艇大气环境领域的研究发展与国外先进水平还存在较大差距,在及时跟踪引进国外先进技术的同时,应注重该领域的基础性研究。
田航[4]（2021）在《基于LIBS测量混凝土中氯元素的方法研究》文中指出钢筋混凝土是一种非常重要的建筑材料,因为它坚固、耐用、防火性能好、与钢材结构相比节省了钢材而且成本较低。早在18世纪,它就开始用作建筑、港口、桥梁和其他结构工程的材料。但是氯离子的侵蚀会导致钢筋混凝土发生锈蚀严重影响到混凝土结构寿命,因此检测混凝土中氯离子的浓度就显得尤为重要。但是传统的检测方法通常耗时较长,且无法实现现场的实时检测,这对混凝土氯离子腐蚀程度的评估带来了不便。因此近年来较多研究者使用激光诱导击穿光谱技术对混凝土中氯元素进行测定。激光诱导击穿光谱技术（Laser--Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）是一种以高能激光脉冲直接聚焦于样品上,从而诱导样品产生等离子体的原子发射光谱分析方法。该技术基于激光与物质相互作用的原理,可以从物理学及光谱学角度对物质成分及其含量进行精确分析。基于上述问题,本文首先利用PrismSPECT对氯谱线进行仿真,通过对氯谱线仿真得到结论:随着温度的升高,谱线强度逐渐降低。改变质量密度得到C1 I谱线强度:随着质量密度的升高,谱线强度逐渐增大。其次研究了基于皮秒激光器的LIBS系统对Cl元素的检测机理,主要目的是为LIBS技术在海边混凝土建筑物的腐蚀程度的评估提供参考和技术支持。本文完成了基于皮秒激光器的LIBS系统的搭建,并通过实验完成了最佳实验参数的获取:选择了最佳实验谱线C1I 837.6 nm,选定了 200 ns作为采光延时并将氦气作为检测气体氛围。最后利用搭建的实验平台,完成了对不同浸泡时间样品表面和渗透面的LIBS检测,探究了不同浸泡时间对氯离子渗透情况的影响。同时,对比了通过LIBS检测与化学滴定法所绘制的渗透曲线,确定了不同样品的临界渗透深度。本文所建立的基于皮秒激光器的LIBS系统及对混凝土中氯元素的检测方法,为未来混凝土腐蚀的现场检测建立了理论基础。
胡思琪[5]（2021）在《基于荧光纳米材料的新型光纤传感器设计与应用研究》文中认为物联网（IoT）品类在过去十几年中呈指数增长,并从各个方面显着重塑了人类生活。而兼具通信和传感功能的光纤传感器将逐步成为连接人与整个世界的桥梁。当前,丰富多样的光纤传感器可以为各种待测量提供理想且高性能的感知方案。值得注意的是,基于新型材料敏感涂层的光学传感器是光纤传感技术的发展趋向之一。本论文就将以荧光纳米材料与光纤技术相结合为出发点,深入研究基于荧光纳米材料的光纤器件的设计与应用,研制了基于量子点荧光纳米材料的微纳光纤气体传感器以及基于上转换纳米粒子荧光增强的微纳光纤相对湿度（RH）传感器,并提出了基于多粒度量子点荧光纳米材料的多参量光纤传感器设计。本论文首先简单介绍了本课题的研究背景与意义,分别概述了荧光纳米材料科学和光纤传感技术的研究现状,并列出本论文的主要研究内容和创新点。接着从三个方面探讨了如何有效地将荧光纳米材料应用于光纤传感技术,包括可适配荧光纳米材料的光纤结构及系统架构、基于荧光纳米材料的光纤器件的作用机制和原理以及基于荧光纳米材料的光纤器件的制备工艺。本论文研发了一种基于量子点荧光纳米材料的微纳光纤传感器,其具有微型化、质量轻、结构简单、可批量重复制备、响应快速、抗振动弯曲干扰等特点,可以实现超低浓度的乙醇蒸气探测。论文阐述了该传感器的结构原理和制备流程,并通过具体实验验证了该传感器的抗弯曲特性、灵敏度特性、温度响应特性和时间响应特性。另外,本论文还创新地自主研发了精准可控的光纤电动涂敷系统,实现了材料涂敷型光纤传感器的重复批量制备。本论文还提出并验证了一种基于上转换纳米粒子荧光增强的微纳光纤RH传感器。通过自主合成的纤维素液晶膜来增强上转换粒子荧光,大大提高了传感信号的信噪比和传感器灵敏度,且可抑制温度交叉敏感。通过具体实验验证了光信号信噪比的提升,以及传感器的灵敏度特性和温度响应特性。该工作为纤维素液晶膜这种天然的多孔周期性结构在光纤传感技术领域的应用提供了新思路,大大降低了高性能传感器的制备成本。论文最后提出了基于多粒度量子点荧光纳米材料的多参量光纤传感器设计。该结构主要包括多量子点掺杂的光子晶体光纤和复合光纤光栅。论文阐述了该传感器的结构设计和工作原理,并给出了可行的制备方案。通过一系列仿真分析对光子晶体光纤和复合光纤光栅进行了初步的优化设计。详细阐述了该传感器的多参量探测原理,并提出了进一步改进的优化构想,为更多种类的荧光纳米材料应用于光纤多参量传感探测提供了新思路。
刘胜[6]（2021）在《复杂屉式结构内泄漏监测及漏点定位技术研究》文中认为在实际的生产生活中,通常会遇到液体（或气体）的微小泄漏,因泄漏量较小、液态工质的粘性及表面张力等作用、渗漏处结构复杂、不规则、可供安置传感器的空间狭小、需要监测的泄漏点位众多等因素的影响,对渗漏的测量非常困难。一旦初期故障下的渗漏不能被及时发现,可能会造成进一步恶化,导致渗漏最终发展为短时间内的规模性泄漏,造成严重威胁甚至破坏。因此,针对上述问题,设计了一套泄漏实时在线监测系统,并且针对该系统研究了相关的泄漏源定位算法。如果从非接触式测量的角度来看,被测泄漏工质可以是含有某些挥发性物质的液态工质或者是纯粹的气体泄漏。实验模拟泄漏工质为65号冷却液,65号冷却液中含有VOC气体乙二醇等,所以将液体泄漏监测转变为气体泄漏监测,通过采用VOC气体检测方式实现泄漏测量。首先,针对复杂屉式结构测量空间狭小,异形等特点,采用柔性电路技术,与结构一体化异形设计,紧密结合在一起,不仅能够满足电子设备功能性需求和特殊结构安装需求,还能兼顾耐温湿度环境性能和电磁兼容性能。其次,研究了渗漏工质扩散机理及泄露气体扩散浓度梯度定位算法。由于实际的泄漏点可能分布在密集的区域,要想精确测定哪个是泄漏点泄露具有较大困难。根据传感器阵列组测量得到的规则排列的测点数据和模型,建立相对密闭空间内气体扩散模型,根据浓度分布梯度建立的模型和算法得到最大可能性泄漏点。最后,通过上位机的可视化界面实现实时泄漏在线监测,上位机用户界面可直观反映出对应漏点的位置及状态。通过实验测试,设计的泄漏实时在线监测系统,实现了在复杂屉式狭小空间内非接触式测量、痕量级泄漏测量、快速应答、精准定位等等功能,为快速排除泄漏故障提供了实用化检测手段,丰富了测量方式大研究方向,具有重要的现实意义。在其它存在液体或气体泄漏风险的军用设施、化学、工业以及环境监测等场景中,上述技术是一种广泛而迫切的通用性测试需求。
郑凯元[7]（2021）在《腔增强红外气体检测技术与应用》文中提出国家中长期科学和技术发展规划纲要,“十三·五”国家科技创新规划,环境领域,都提出重点研究环境监测与预警技术,研制适合我国国情的重大环保仪器设备。我国环境污染,尤其空气污染,日益严重,需要实时在线监测大气质量,因此研制拥有自主知识产权、超高灵敏度、超快响应的气体传感器,对于保障环境质量和工业安全生产具有十分重要的社会价值和科学意义。基于腔增强红外吸收光谱技术（Cavity-enhanced Absorption Spectroscopy,CEAS）的气体传感器,因具有灵敏度高、选择性好、实时检测能力强等优势,满足上述需求。本论文研究了基于两种CEAS技术的气体传感器,即非相干宽带腔增强吸收光谱技术（Incoherent Broadband Cavity-enhanced Absorption Spectroscopy,IBBCEAS）气体传感器和离轴积分腔输出光谱技术（Off-axis Integrated Cavity Output Spectroscopy,OA-ICOS）气体传感器,分别从光学、电学、机械、仿真算法到系统结构开展了诸多研究,并研制了面向车载燃气巡检的ppbv量级甲/乙烷检测系统。内容如下:首先研究了IBBCEAS气体检测技术,具体工作如下:（1）传统的IBBCEAS技术用于检测在可见光波段有强吸收的痕量气体,而气体分子在近红外波段的吸收强度较弱,实现高分辨率的气体探测相对困难,因此本论文研究了基于近红外溴钨灯的高分辨率IBBCEAS技术,结合傅里叶光谱仪,实现了近红外区域高灵敏度的甲烷检测。采用小波去噪算法反演浓度,降低了系统噪声,将灵敏度提高了2倍。（2）IBBCEAS中常用的红外宽带光源,如超连续谱光源、氙灯等,通常价格昂贵、体积大、功耗高。为了克服这些光源的缺点,利用低成本、高能效、结构紧凑且寿命长的近红外发光二极管（Light Emitting Diode,LED）,提出了一种基于近红外LED的便携式宽带腔增强多气体检测技术。使用毫瓦级输出光功率的近红外LED作为IBBCEAS的宽带光源,研制了便携式笼式光学腔,研究了多谱线非线性拟合等IBBCEAS气体传感信号处理方法。在现场应用中,结合锁相放大器和扫描单色仪,检测了甲烷和乙炔双组分气体,结合光纤光谱仪实现了甲烷气体泄漏的快速准确检测。其次研究了OA-ICOS气体检测技术,具体工作如下:（1）为提高OA-ICOS技术的精度和检测多气体能力,建立了基于紧凑型笼式结构的米级光程的近红外OA-ICOS系统。设计的积分腔长度仅为0.06 m,有效吸收光程可达9.28 m。分别采用激光直接吸收光谱（Laser Direct Absorption Spectroscopy,LDAS）和波长调制光谱（Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS）方法测量气体。与LDAS相比,WMS的信噪比提高了10倍,检测灵敏度提高了9倍。（2）进一步结合频分复用波长调制光谱技术,建立了检测乙炔/甲烷双组分气体的OA-ICOS系统。在两种激光波长下（乙炔:1532 nm;甲烷:1653 nm）,同一积分腔的有效光程分别为（乙炔:9.28 m;甲烷:8.56 m）,两种气体的检测下限分别为700 ppbv和850 ppbv。（3）为了在近红外波段实现高灵敏的大气痕量气体检测,建立了公里级光程的OA-ICOS系统。研制的积分腔长度为0.6 m,腔镜反射率为99.972%,有效光程为2150 m,系统的响应时间为0.8 s,对甲烷的检测下限为2.7 ppbv。应用该传感器实现了大气甲烷和水汽的双组分气体检测;同时开展了连续三天长春市大气甲烷浓度监测,验证了该OA-ICOS传感器实时原位测量大气组分的能力。第三,为进一步提高检测灵敏度和扩展应用范围,提出了三种新型的OAICOS气体检测技术,具体工作如下:（1）为了抑制OA-ICOS中的腔模噪声,提出一种双入双出的光腔耦合方法,通过将激光光束一分为二同时入射到积分腔中,多束光在腔中往返传输而不干涉,这样可增加腔模密度,平滑腔模结构,减小腔内相干振荡引起的光强波动,从而抑制腔模噪声,提高信噪比。从理论上分析了分束比和光反射次数对输出强度和腔模线宽的影响,并开展了甲烷检测实验。与常规的单激光束耦合入腔方法相比,双入双出的光腔耦合方法可将信噪比提高2.5倍,灵敏度提高2.2倍。（2）为验证该检测方法的抑制噪声能力,在双入双出基础上,进一步对多入多出的光腔耦合方法进行了数值研究。将入射激光束分为多束,通过准直光纤将每束激光独立耦合到腔中,并将多个腔输出同时耦合到同一探测器中。研究了多入多出中各参数间的关系,仿真分析了噪声抑制因子及腔内的主要噪声类型。与常规的单激光束耦合入腔方法相比,多入多出的方法可将信噪比提高13倍以上。（3）为了实现面向防爆场所的远程气体测量,提出了新型的全光纤连接离轴积分腔/腔反馈波长调制光谱气体检测技术。利用低损耗的光纤耦合方式,将电学和光学模块分离,实现了测控分离,避免了电学模块的本质安全和防爆设计,实现了远距离、防静电、安全的气体检测。其次,通过将第一个腔镜反射的无用光反馈到多模光纤中,进而耦合到单通吸收池中,在一个系统里实现了离轴积分腔和腔反馈波长调制光谱两种技术,进而扩展了甲烷动态检测范围（15 ppmv-12%）,利用该系统在静态和移动状态下实现了甲烷泄漏的现场监测。最后,为了将实验室研制的传感器系统应用于现场,研制了一套面向车载燃气巡检的离轴积分腔检测系统。利用时分复用技术测量了ppbv量级的甲/乙烷双组分气体,同时该系统具有气体预处理、泄漏源定位等功能。利用反射率为99.99%的腔镜,研制了有效光程为3.5 km的积分腔,结合低噪声电学设计,在近红外波段对甲/乙烷的检测下限分别达到3.4 ppbv和25 ppbv。依托上述研究内容,创新点总结如下:（1）基于高能效近红外LED的宽带腔增强技术。针对氙灯等传统红外宽带光源价格昂贵、体积大、功耗高等问题,利用低成本、高能效、结构紧凑且寿命长的近红外LED,提出了一种基于近红外LED的便携式宽带腔增强多气体检测技术,通过浓度反演等算法,实现宽光谱范围内甲烷等多种气体的快速识别和高分辨率检测。（2）基于多入多出光腔耦合方法的离轴积分腔技术。通过将激光分束耦合入腔,提出了双入双出/多入多出光腔耦合模式用于抑制腔模噪声,实现了更密集、更平滑的腔模结构,实验证明双入双出可将系统信噪比提高2.5倍,灵敏度提高2.2倍,理论仿真表明多入多出系统的信噪比可提高13倍以上。（3）基于全光纤连接离轴积分腔和腔反馈波长调制光谱技术。为了在防爆场所下实现远距离气体测量,利用光纤耦合方式实现了测控分离,避免了电学模块的本质安全和防爆设计。通过将第一个腔镜反射的无用光反馈到多模光纤中,进而耦合到单通吸收池中,在一个系统里实现了离轴积分腔和腔反馈波长调制光谱两种技术,进而扩展了动态检测范围,实现了远程、变量程的气体检测。（4）基于腔增强技术的气体检测系统的研制与应用。研制了米级到公里级不同光程的积分腔,实现了甲烷、乙烷、乙炔、水汽等多气体检测应用;研制了车载燃气巡检系统,开展了室内外的系统功能验证试验与应用。
郑迪雅[8]（2021）在《基于空心光子晶体光纤的变压器油中溶解乙炔气体检测研究》文中研究指明油中溶解乙炔的浓度及产气速率常用于监测电力变压器的早期故障。传统气相色谱法具有抗电磁干扰能力差、色谱柱易污染、消耗载气、且需要标定等缺点,而光学检测方法可以有效解决上述问题,因此得到广泛研究。传统气室体积较大,且结构复杂,价格昂贵,消耗特征气体多,本文采用空心光子晶体光纤（HC-PCF）作为传感气室,并结合光纤环形腔衰荡光谱技术（FLRDS）,开展了变压器油中溶解乙炔的气相检测研究。首先,探讨了基于聚焦离子束技术的小孔径、多孔数、孔深至纤芯的光纤侧面微通道的加工方法,掌握了外孔3×3 μm,内孔1×1 μm,孔深至纤芯的光纤微通道所对应的离子束加工参数,研制了低损耗且能快速响应的空心光子晶体光纤传感气室。在长为0.85 m的HC-PCF侧面加工4个微孔后,乙炔气体扩散进入空心芯区至饱和状态约需581 s,所需时间比从光纤两端扩散缩短了 93%。本研究中所加工的单孔平均传输损耗约为0.13 dB,对系统传输损耗影响小,适用于乙炔气体传感。然后,仿真研究了光纤腔衰荡系统的三种不同拓扑形式及光路参数对FLRDS系统检测性能的影响,确定了检测系统的最优拓扑形式,形成了耦合器分光比、传感气室长度、延迟光纤长度等最优光路参数选择方案,从而提高了检测系统的灵敏度、检测下限及浓度分辨率等性能。仿真结果表明,当采用环形光纤腔（2×2耦合器,分光比为90:10）拓扑结构,传感气室长度为1 m,延迟光纤长度为2.74km时,乙炔检测系统综合性能最优,检测下限为0.14ppm,气体浓度为10 ppm时,灵敏度为2.88 ns/ppm,浓度分辨率为0.14 ppm。最后,根据优化设计的环形光纤腔拓扑结构及最优光路参数,搭建了以HC-PCF作为传感气室的FLRDS乙炔检测系统,结合双波长差分检测法进行了低浓度乙炔气体检测,建立了乙炔浓度与双波长下衰荡时间之间的量化关系,可以利用测量得到的衰荡时间反算乙炔浓度。试验表明,所研制FLRDS乙炔检测系统的检测下限为0.64 ppm,乙炔浓度为9.97 ppm时,系统灵敏度为1.03 ns/ppm,浓度分辨率为0.39 ppm。系统最大的绝对误差为5.82 ppm,单点重复误差低至1.45%,实现了 ppm量级的乙炔检测。此研究系统同样适用于其他变压器油中溶解烃类气体检测,为变压器油中溶解气体在线监测提供了新方法。
赵莹泽[9]（2021）在《航空发动机涡轮叶片温度及燃气浓度反演研究》文中研究指明随着航空工业的发展,发动机推力、比重等性能不断提高,涡轮叶片运行时的温度也随之升高。由于长期工作在高温高压的极端环境中,导致涡轮叶片可靠工作寿命减少、材料强度降低。因此为保障航空发动机的安全运行,对发动机涡轮叶片温度精确测量的需求越来越迫切。传统的接触式高温计已无法适应如此严苛的工作环境,因此响应速度快、测温上限高、动态范围广的辐射测温技术在涡轮叶片温度测量领域得到了广泛关注,提高辐射测温精度对航空发动机稳定安全运行具有重要的意义。同时,在航空发动机运行时,燃烧室内高温燃气的状况直接影响涡轮叶片表面热辐射分布状态以及发动机的工作效率。因此通过测量燃烧产物中各气体组分的浓度百分比,调控燃料与空气的最佳混合比例,对实现燃油最佳燃烧效率,提高航空发动机的工作效率并减少污染物排放具有重要的意义。本论文针对航空发动机工作过程中涡轮叶片温度以及燃气浓度的测量需求,提出了基于谱窗移动的涡轮叶片温度测量算法和被动式高温燃气浓度反演算法,实现了涡轮叶片温度和高温燃气浓度的高精度反演。本论文的创新研究工作主要包括以下五个部分:1.开展了涡轮叶片光谱辐射测温相关理论研究,针对目前航空发动机涡轮叶片多光谱辐射测温中普遍存在的因发射率预测不准而严重影响温度反演的准确性问题,提出了一种基于窄带谱窗移动的涡轮叶片光谱测温算法。利用窄谱段内被测物体发射率随波长变化缓慢的特点,采用Mahalanobis距离定义两曲线间的相似距离描述两曲线的相关系数,在无需预设发射率模型的前提下实现了高温合金样品表面的温度场反演。2.开展了高温燃气分子吸收光谱理论研究,结合HITEMP光谱数据库和航空发动机燃烧产物对发动机不同工况下高温燃气光谱辐射吸收特性进行分析建模。通过对高温燃气非标况下线强计算、谱线线型选择及谱线增宽效应计算燃气光谱透过率分布,确定了不同燃烧产物的特征吸收峰。3.完成了高温合金样品光谱辐射测温实验系统设计和实验平台搭建。利用光栅光谱仪测量了DD6、DZ125、K77三种镍基高温合金样品的光谱发射率分布特点。使用窄带谱窗移动算法对上述高温合金样品进行表面温度场重构,通过与热电偶测量结果进行对比,验证了窄带谱窗移动测温算法对不同表面发射率样品温度测量精度。4.完成了航空发动机高温燃气浓度反演算法理论研究,提出了基于被动式航空发动机高温燃气浓度反演算法。通过对高温燃气光谱辐射传输过程进行建模分析,利用高温燃气光谱的选择吸收特性对背景辐射以及高温燃气辐射进行分离,同时对背景辐射光谱和高温燃气辐射光谱进行实时提取,求解高温燃气的光谱透过率分布,利用非线性最小二乘法对测量光谱透过率和理论光谱透过率拟合,实现气体浓度的反演。5.完成了高温气体浓度测量实验系统的设计和平台搭建,设计了三段式石英高温气体池,高精度配气系统。利用被动式燃气浓度反演算法对高温二氧化碳气体浓度进行测量,通过与配气系统设定浓度结果进行比较,验证了浓度反演算法的可行性和有效性。同时在高温燃气辐射传输模型的基础上,计算并分析了光谱测量系统的噪声等效辐射亮度和噪声等效柱浓度,评估了测量系统在不同测量条件下气体的浓度检测下限。
胡立恩[10]（2021）在《基于石英增强光声/光热光谱的气体传感技术研究》文中进行了进一步梳理石英音叉于2002年首次应用于光声光谱技术,由于其独特的优势,如体积小、品质因数高、成本低廉等,近年来在激光吸收光谱技术中得到了非常广泛的应用。石英音叉不仅可以作为声学换能器应用于石英增强光声光谱技术,还可以基于热弹性效应应用于石英增强光热光谱技术。论文围绕基于石英音叉的气体传感技术,即石英增强光声/光热光谱技术,展开理论及实验研究,具体开展了如下研究工作:首先,介绍了目前在光学类气体传感器中普遍采用的吸收光谱技术及其对应的检测原理,引出了本论文研究的光声/光热光谱技术,紧接着对石英增强光声/光热光谱技术的研究现状及发展方向进行了阐述,并系统地研究了石英增强光声/光热光谱技术的基础,包括石英音叉的理论模型及特性参数的测量方法、光声/光热信号的产生与增强方法、系统的响应时间、系统噪声及性能评估方法等。论文还详细介绍了石英增强光声/光热光谱技术中采用的数值分析方法,进而提出了应用于仿真分析的三个数值分析模型,即石英音叉振动模态分析模型、光声测声器的数值优化模型和光热激发参数的数值优化模型等,并给出了部分仿真结果,为后续的实验研究提供了必要的仿真分析基础。然后,提出了嵌入型离轴石英增强光声光谱技术。给出了该技术的研究背景及意义,并结合数值仿真和实验细致地优化了该技术中所采用的测声器的结构参数。实验结果表明:嵌入型离轴石英增强光声光谱技术同时具有较低的组装和准直难度（本质上为离轴配置的变形方式,激光束无需穿过石英音叉叉指间隙）、较高的检测灵敏度（双共振管配置的信噪比增益可以达到～40,优于传统双共振管共轴实现的信噪比增益～30）和声学耦合强度（通常通过品质因数的变化来评估共振管与石英音叉的声学耦合强度,双共振管嵌入型离轴配置下品质因数由>10000降至～2500,与传统共轴配置下的声学耦合强度相当）。基于水汽检测实验,定量地评估了嵌入型离轴石英增强光声光谱技术的检测性能。当积分时间为1 s时,实现的1σ（σ为标准差）检测下限为0.159 ppmv（百万分之一的体积比）,对应的归一化噪声等效吸收系数（Normalized Noise Equivalent Absorption coefficient,NNEA）为6.59×10-9 cm-1·W?Hz-1/2,证实了嵌入型离轴石英增强光声光谱技术具有较高的检测灵敏度。之后,提出了全光纤石英增强光热光谱技术。该技术有效地提高了石英增强光热光谱传感系统的紧凑性。介绍了该技术的研究背景及意义,并通过仿真和实验,详细地优化了光纤导光的情况下,激光光束在石英音叉表面的激励参数。研究了全光纤石英增强光热光谱技术的特性,如功率特性、响应特性、背景噪声等。通过甲烷检测实验,定量地评估了全光纤石英增强光热光谱技术的检测性能。不同于传统自由空间石英增强光热光谱技术,全光纤石英增强光热光谱技术的主要噪声源为模式干扰噪声。得益于光纤传感的优势,基于全光纤石英增强光热光谱技术所研制的传感系统通常结构更加紧凑,易于集成,且可以应用于远程和多点检测。最终实现的1σ检测下限和NNEA分别为48.8 ppmv和9.66?10-9cm-1·W·Hz-1/2。最后,研制了四种可以应对不同检测需求的光声/光热光谱气体传感系统:（1）基于嵌入型离轴石英增强光声光谱技术,采用双管增强的测声器结构,研制了高灵敏度的甲烷气体传感系统。在该传感系统中,选择了中心发射波数为6046.9 cm-1的分布反馈型半导体可调谐激光器作为光源。基于三维激光打印技术设计并研制了体积仅3?2?1 cm3、总重量仅9.7 g的光声检测模块。结合波长调制光谱技术和二次谐波检测原理,研制了甲烷传感系统。细致地优化了传感系统的调制深度、光路结构等。系统中锁相放大器的积分时间为0.3 s,低通滤波器的衰减斜率为18 d B/oct,最终实现的1σ检测下限和NNEA分别为8.62 ppmv和1.80?10-8 cm-1·W·Hz-1/2。（2）基于嵌入型离轴石英增强光声光谱技术和时分复用技术,采用双通道的测声器结构,研制了双组分（甲烷/乙炔）气体传感系统。选择的甲烷和乙炔的气体吸收峰波数分别为6046.9 cm-1和6521.2 cm-1。通过光纤准直器将两个半导体可调谐激光器的出射光分别引导后无接触地穿过测声器的两个分立的检测通道,采用单个石英音叉和单个锁相放大器实现了双组分气体的分时检测。介绍了整个传感系统的研制过程。针对双通道检测的需要,采用三维激光打印技术重新定制了光声检测模块。当积分时间为1 s时,甲烷和乙炔的1σ检测下限分别为7.63 ppmv和17.47 ppmv,对应的NNEA分别为7.24?10-8cm-1·W·Hz-1/2和3.73?10-8cm-1·W·Hz-1/2。（3）基于石英增强光热光谱技术,采用光纤耦合探针作为气室,研制了远程原位甲烷气体传感系统。首先,介绍了光纤耦合探针的结构,然后设计了对应的传感系统。通过实验细致地优化了传感系统的性能。为了缩短系统响应时间,制定了波长锁定的检测方案。通过在吉林大学校内开展现场气体泄漏检测实验,证实了传感系统具有远程监测能力和较短的响应时间（<12 s）。当积分时间为0.3 s时,系统的1σ检测下限为～11 ppmv,对应的NNEA为6.03?10-9 cm-1·W·Hz-1/2。（4）基于石英增强光热光谱技术,采用双光程赫里奥特多通池作为气室,研制了高灵敏度的甲烷气体传感系统。通过结合双光程赫里奥特型气室,分析了两种不同光程下的石英增强光热光谱传感系统的检测性能。传感系统中锁相积分时间为30 ms。当光程从6 m提高到20 m时,系统的1σ检测下限由7.19 ppmv降低到2.59 ppmv,对应的NNEA分别为3.68?10-9 cm-1·W·Hz-1/2和8.06?10-10 cm-1·W·Hz-1/2。实验结果表明:在一定范围内,系统检测下限会随着光程的提高而降低。理论分析表明:随着光程的变化,影响系统性能的因素可能包括光路传输损耗、吸光度以及背景噪声等多个因素。因此,为了实现较好的检测性能,要根据实际系统的光学传输损耗情况合理选择光程,以平衡传输损耗、吸光度和背景噪声的影响。本论文的创新点在于:（1）针对传统石英增强光声光谱技术无法同时实现较高的检测灵敏度、较高的声学耦合强度和较低的组装及准直难度的问题,提出了嵌入型离轴石英增强光声光谱技术。通过仿真和实验细致地优化了嵌入型离轴石英增强光声光谱技术中测声器的结构参数,并通过气体检测试验定量地评估了该技术的检测性能,证实了该技术具有较好的应用前景,从而在一定程度上推动了石英增强光声光谱技术的发展;（2）针对传统石英增强光热光谱气体传感系统存在体积庞大,紧凑性差的问题,提出了全光纤石英增强光热光谱技术。通过仿真和实验细致地优化了全光纤石英增强光热光谱技术中的光学激发参数,并通过试验证实了全光纤石英增强光热光谱传感系统的检测灵敏度较好,并探讨了进一步提高检测灵敏度的方法;（3）针对传统石英增强光热光谱气体传感系统不适用于气体远程监测的问题,将光纤耦合探针引入到石英增强光热光谱技术中,并通过将激光器的中心波长锁定在目标气体吸收线提高了传感系统的响应速度,进而研制了远程实时甲烷监测系统。通过现场气体泄漏监测实验,证实了研制的传感系统具有远程监测能力,且具有较短的响应时间（<12 s）。
二、光纤气体检测技术在潜艇中的应用展望（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光纤气体检测技术在潜艇中的应用展望（论文提纲范文）
（1）光声光谱多组分气体检测技术研究进展（论文提纲范文）
| 引 言 |
| 1 光声光谱气体检测技术 |
| 1.1 光声光谱气体检测技术原理 |
| 1.2 光声光谱气体检测技术优势 |
| 2 传统光声光谱技术在多气体检测中的应用 |
| 2.1 非相干光源 |
| 2.2 相干光源 |
| 2.2.1 气体激光器 |
| 2.2.2 近红外可调谐激光器 |
| 2.2.3 中远红外激光器 |
| 2.3 光声池 |
| 3 石英增强光声光谱技术在多气体检测中的应用 |
| 4 结论与展望 |
（2）拉曼光谱在气体检测中的研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 拉曼气体分析方法 |
| 2.1 拉曼光谱技术原理 |
| 2.2 拉曼系统结构 |
| 2.2.1 激发光源 |
| 2.2.2 拉曼探头 |
| 2.2.3 拉曼光谱仪 |
| 3 拉曼信号增强方法 |
| 3.1 表面增强拉曼技术 |
| 3.2 激光共振拉曼技术 |
| 3.3 光子晶体光纤 |
| 3.4 镀金属膜毛细管 |
| 4 总结与展望 |
（3）潜艇舱室气态污染与环控生保技术发展趋势（论文提纲范文）
| 1 潜艇舱室主要气态污染物 |
| 1.1 气态污染物的主要来源 |
| 1.2 气态污染物毒性作用 |
| 2 潜艇大气控制技术现状 |
| 2.1 潜艇大气控制系统 |
| 2.2 供氧系统 |
| 2.3 二氧化碳清除装置 |
| 2.4 空气净化装置 |
| 2.5 通风系统 |
| 2.6 应急供氧 |
| 2.7 潜艇大气环境监测系统 |
| 3 潜艇大气净化新技术动态 |
| 3.1 低温冷冻技术 |
| 3.2 光催化净化技术 |
| 3.3 等离子体催化净化技术 |
| 3.4 活性炭纤维吸附技术 |
| 4 结语 |
（4）基于LIBS测量混凝土中氯元素的方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 LIBS在氯元素检测中的研究现状 |
| 1.2.1 LIBS氯元素检测研究的发展 |
| 1.2.2 LIBS技术检测混凝土渗透面元素的二维分布 |
| 1.3 课题的主要任务 |
| 1.4 本文的工作及章节安排 |
| 2 LIBS技术原理及元素含量分析方法 |
| 2.1 LIBS技术的基本原理 |
| 2.2 激光诱导等离子体的演化过程 |
| 2.3 激光诱导击穿光谱的特性 |
| 2.3.1 连续谱 |
| 2.3.2 分立谱 |
| 2.4 激光诱导击穿光谱技术的定量和定性分析方法的原理 |
| 2.4.1 定量分析方法 |
| 2.4.2 定性分析方法 |
| 2.4.3 内标法的原理 |
| 2.5 LIBS技术特点 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于Prism SPECT的氯元素谱线辐射特性仿真分析 |
| 3.1 Prism SPECT的主要功能 |
| 3.2 Prism SPECT参数设置 |
| 3.3 Prism SPECT仿真结果 |
| 3.3.1 不同等离子体温度下的氯谱线 |
| 3.3.2 不同质量密度下的氯谱线 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 混凝土成分的LIBS测量系统 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 实验系统的选择及操作流程 |
| 4.2.1 实验平台的搭建 |
| 4.2.2 实验系统工作流程 |
| 4.3 样品的制备 |
| 4.3.1 钢筋混凝土的制备 |
| 4.3.2 实验样品的制备 |
| 4.4 实验参数优化 |
| 4.4.1 实验系统选择 |
| 4.4.2 谱线的选择 |
| 4.4.3 采光延时的优化 |
| 4.4.4 检测气体氛围 |
| 4.5 混凝土样品的成分识别与元素分析 |
| 4.6 混凝土渗透面发射谱线分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 本文研究工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（5）基于荧光纳米材料的新型光纤传感器设计与应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 荧光纳米材料概述 |
| 1.3 光纤传感器概述 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 1.5 本论文的主要创新点 |
| 2 基于荧光纳米材料的光纤传感器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于荧光纳米材料的光纤器件架构及原理 |
| 2.2.1 光纤类型和传感系统架构 |
| 2.2.2 荧光纳米材料与光纤的作用机制 |
| 2.3 基于荧光纳米材料的光纤器件制备工艺 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于量子点荧光纳米材料的微纳光纤传感器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 传感器原理及制备工艺 |
| 3.3 传感器性能评估 |
| 3.3.1 测试系统搭建及样品表征 |
| 3.3.2 传感器性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于上转换纳米材料荧光增强的微纳光纤传感器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传感器结构及工作原理 |
| 4.3 传感器制备与性能分析 |
| 4.3.1 传感器的制备流程 |
| 4.3.2 传感器性能测试与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于多量子点荧光纳米材料的多参量光纤传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传感器结构设计 |
| 5.3 传感器的结构计算与优化 |
| 5.3.1 光子晶体光纤设计 |
| 5.3.2 复合光纤光栅优化计算 |
| 5.4 传感器的多参量感知原理 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间申请的专利 |
（6）复杂屉式结构内泄漏监测及漏点定位技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 高聚物电缆式液漏传感器现状 |
| 1.2.2 光纤式液漏传感器现状 |
| 1.2.3 气敏传感器现状 |
| 1.3 论文的主要内容及结构安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 系统总体方案设计 |
| 2.1 系统功能要求 |
| 2.2 系统总体方案设计 |
| 2.3 系统关键技术介绍 |
| 2.3.1 乙二醇基渗漏痕量气体检测技术 |
| 2.3.2 复杂屉式结构内异形电路布局技术 |
| 2.3.3 基于工质泄漏气体扩散浓度梯度模型的定位算法 |
| 2.3.4 智能重构高速总线技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 系统硬件设计 |
| 3.1 子节点电路设计 |
| 3.1.1 子节点微处理器选型及电路设计 |
| 3.1.2 子节点电源模块电路设计 |
| 3.1.3 传感器选型及电路设计 |
| 3.2 通信接口设计 |
| 3.2.1 通信芯片选型及性能分析 |
| 3.2.2 通信芯片电路设计 |
| 3.3 主结点电路设计 |
| 3.3.1 主节点微处理器选型及电路设计 |
| 3.3.2 主节点电源模块电路设计 |
| 3.4 智能重构高速总线硬件电路 |
| 3.4.1 标准接口板 |
| 3.4.2 路由器 |
| 3.4.3 通信模块 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 系统软件设计 |
| 4.1 传感器数据采集程序设计 |
| 4.2 节点间通信程序设计 |
| 4.3 智能重构高速总线通信协议 |
| 4.4 上位机设计 |
| 4.4.1 VISUAL BASIC6.0简介 |
| 4.4.2 上位机程序设计 |
| 4.4.3 上位机界面设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 气体扩散模型定位算法的研究 |
| 5.1 现有扩散模型及算法 |
| 5.1.1 高斯扩散模型 |
| 5.1.2 气体湍流扩散模型 |
| 5.1.3 经典的气体源定位算法 |
| 5.2 基于工质泄漏气体扩散浓度梯度模型的定位算法 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 系统测试与分析 |
| 6.1 监测系统实物介绍 |
| 6.2 监测系统搭建及测试 |
| 6.2.1 监测节点布置 |
| 6.2.2 监测系统测试 |
| 6.3 测试数据分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的学术论文及所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）腔增强红外气体检测技术与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 红外气体光电检测技术的分类和发展现状 |
| 1.2.1 直接吸收光谱检测技术 |
| 1.2.2 可调谐二极管激光吸收光谱检测技术 |
| 1.2.3 光声光谱检测技术 |
| 1.2.4 腔衰荡吸收光谱检测技术 |
| 1.2.5 腔增强吸收光谱检测技术 |
| 1.3 宽带腔增强光电检测技术的国内外研究现状 |
| 1.3.1 宽带腔增强技术的国内外研究现状 |
| 1.3.2 宽带腔增强应用的国内外研究现状 |
| 1.3.3 宽带腔增强技术的未来展望 |
| 1.4 离轴积分腔光电检测技术的国内外研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 本论文主要的研究内容 |
| 第2章 基于宽带腔增强吸收光谱的气体检测技术与应用 |
| 2.1 宽带腔增强气体检测原理与系统构成 |
| 2.1.1 红外气体检测的原理 |
| 2.1.2 宽带腔增强技术的理论 |
| 2.1.3 宽带腔增强系统的构成 |
| 2.2 宽带腔增强气体检测的光学系统 |
| 2.2.1 基于近红外溴钨灯的宽带腔增强系统 |
| 2.2.2 基于近红外LED的宽带腔增强系统 |
| 2.3 宽带腔增强气体检测的信号处理方法 |
| 2.3.1 腔镜反射率校准方法 |
| 2.3.2 气体浓度反演方法 |
| 2.3.3 基于LabVIEW的多谱线拟合方法 |
| 2.3.4 用于信号处理的小波去噪算法 |
| 2.4 宽带腔增强系统的气体检测性能与应用 |
| 2.4.1 基于溴钨灯的高分辨率甲烷检测 |
| 2.4.2 基于LED的单/多组分及甲烷泄漏检测 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于离轴积分腔输出光谱的气体检测技术与应用 |
| 3.1 离轴积分腔气体检测原理与系统构成 |
| 3.1.1 离轴积分腔技术的理论 |
| 3.1.2 离轴积分腔系统的构成 |
| 3.2 离轴积分腔气体检测的光学系统 |
| 3.2.1 米级光程的离轴积分腔光学系统 |
| 3.2.2 公里级光程的离轴积分腔光学系统 |
| 3.3 离轴积分腔气体检测的电学系统 |
| 3.3.1 离轴积分腔电学信号的处理方法 |
| 3.3.2 基于Lab VIEW的数字锁相放大器 |
| 3.3.3 吸收信号的去噪算法 |
| 3.4 离轴积分腔系统的气体检测性能与应用 |
| 3.4.1 基于米级光程腔的气体检测性能 |
| 3.4.2 基于频分复用技术的气体检测性能 |
| 3.4.3 基于公里级光程腔的气体检测性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于新型离轴积分腔输出光谱的气体检测技术与应用 |
| 4.1 基于双入双出离轴积分腔输出光谱的气体检测技术 |
| 4.1.1 理论分析与建模 |
| 4.1.2 双入双出气体检测系统 |
| 4.1.3 气体检测性能 |
| 4.1.4 比较与讨论 |
| 4.2 基于多入多出离轴积分腔输出光谱的气体检测技术 |
| 4.2.1 多入多出气体检测系统的设计 |
| 4.2.2 光场/模场理论建模仿真 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.3 基于全光纤连接离轴积分腔/腔反馈波长调制光谱的气体检测技术 |
| 4.3.1 全光纤连接气体检测系统 |
| 4.3.2 气体检测性能 |
| 4.3.3 检测甲烷气体泄漏的应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 面向车载燃气巡检的ppbv量级甲/乙烷检测系统 |
| 5.1 甲烷/乙烷吸收线 |
| 5.2 系统整体设计 |
| 5.2.1 甲乙烷检测系统 |
| 5.2.2 时分复用多气体检测方法 |
| 5.3 光学系统 |
| 5.3.1 高反射率腔镜 |
| 5.3.2 光学积分腔 |
| 5.4 电学系统 |
| 5.4.1 激光器的驱动电路 |
| 5.4.2 供电电源转换电路 |
| 5.4.3 探测器的光电转换电路 |
| 5.4.4 后置信号放大电路 |
| 5.4.5 温度和压力控制电路 |
| 5.5 气体检测性能 |
| 5.5.1 甲烷检测性能 |
| 5.5.2 乙烷检测性能 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）基于空心光子晶体光纤的变压器油中溶解乙炔气体检测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 变压器油中溶解乙炔检测研究现状 |
| 1.2.2 变压器油中溶解乙炔检测存在的问题 |
| 1.2.3 基于空心光子晶体光纤的气体检测研究现状 |
| 1.2.4 基于空心光子晶体光纤的气体检测存在的问题 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 基于空心光子晶体光纤的气体检测理论基础 |
| 2.1 光子晶体光纤基本原理 |
| 2.2 光纤环形腔衰荡光谱基本原理 |
| 2.2.1 红外吸收光谱气体检测原理 |
| 2.2.2 光纤环形腔衰荡光谱检测原理 |
| 2.2.3 双波长差分吸收法检测原理 |
| 2.3 乙炔气体吸收谱线选择 |
| 2.4 油相与气相间的气体浓度关系 |
| 2.5 气体扩散理论研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 空心光子晶体光纤气室结构研究 |
| 3.1 聚焦离子束技术基本原理 |
| 3.2 聚焦离子束微通道加工参数确定 |
| 3.2.1 微通道深度观测方式确定 |
| 3.2.2 微通道加工参数确定 |
| 3.3 微通道加工及样品性能测试 |
| 3.3.1 样品微通道加工 |
| 3.3.2 样品性能测试 |
| 3.4 微通道数目及排列方式设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 空心光子晶体光纤传感系统光路仿真研究 |
| 4.1 光纤腔衰荡系统拓扑形式选择 |
| 4.1.1 环形光纤腔系统分析 |
| 4.1.2 线形光纤腔系统分析 |
| 4.1.3 三种光纤腔衰荡系统对比分析 |
| 4.2 光路参数仿真及最优参数确定 |
| 4.2.1 光路参数仿真 |
| 4.2.2 最优光路参数确定 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于空心光子晶体光纤传感系统的乙炔检测试验研究 |
| 5.1 系统响应速度研究 |
| 5.1.1 光纤样品侧面微通道加工 |
| 5.1.2 气体扩散试验 |
| 5.2 配气及检测系统搭建 |
| 5.3 信号放大方式研究 |
| 5.3.1 掺铒光纤放大器放大光信号 |
| 5.3.2 运算放大模块放大电信号 |
| 5.4 气体传感测试 |
| 5.4.1 乙炔气体浓度检测试验 |
| 5.4.2 乙炔气体浓度与衰荡时间的关系 |
| 5.4.3 测量误差评估 |
| 5.4.4 重复性试验 |
| 5.4.5 光源波动对系统的影响试验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）航空发动机涡轮叶片温度及燃气浓度反演研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景及意义 |
| 1.2 涡轮叶片温度测量研究进展 |
| 1.2.1 涡轮叶片接触式测温法 |
| 1.2.2 涡轮叶片非接触式测温技术 |
| 1.3 航空发动机高温燃气浓度测量研究进展 |
| 1.3.1 化学测量方法 |
| 1.3.2 光学测量方法 |
| 1.4 论文主要研究内容和结构安排 |
| 1.4.1 论文工作的主要内容 |
| 1.4.2 论文的结构安排 |
| 第2章 涡轮叶片温度反演算法研究 |
| 2.1 涡轮叶片辐射测温算法 |
| 2.1.1 全辐射测温法 |
| 2.1.2 亮度测温法 |
| 2.1.3 比色测温法 |
| 2.1.4 多光谱辐射测温法 |
| 2.2 窄带谱窗移动多光谱测温算法原理 |
| 2.2.1 涡轮叶片辐射建模 |
| 2.2.2 窄带谱窗移动多光谱测温算法 |
| 2.3 窄带谱窗移动多光谱测温算法理论仿真计算 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 高温燃气浓度反演算法研究 |
| 3.1 气体光谱理论 |
| 3.1.1 气体分子吸收光谱理论 |
| 3.1.2 气体光谱数据库选择 |
| 3.2 航空发动机燃气光谱分析 |
| 3.2.1 航空发动机高温燃气成分分析 |
| 3.2.2 比尔-朗伯定律 |
| 3.2.3 航空发动机燃气红外光谱特征分析 |
| 3.3 被动式航空发动机高温燃气浓度测量算法研究 |
| 3.3.1 航空发动机高温燃气辐射传输建模 |
| 3.3.2 被动式高温燃气浓度反演算法 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 窄带谱窗移动光谱测温算法实验验证 |
| 4.1 温度测量实验平台搭建 |
| 4.1.1 合金样品温度测量实验平台搭建 |
| 4.1.2 合金样品的制备与测试 |
| 4.2 光谱测量系统的标定 |
| 4.2.1 两点光谱标定法 |
| 4.2.2 多点光谱标定法 |
| 4.2.3 光谱测量探针辐射标定 |
| 4.3 合金样品发射率测量 |
| 4.3.1 发射率测量原理 |
| 4.3.2 不同粗糙度合金样品发射率测量 |
| 4.3.3 不同材料合金样品发射率分布测量 |
| 4.4 温度测量实验 |
| 4.4.1 不同粗糙度合金样品的温度测量实验 |
| 4.4.2 不同材料合金样品的温度测量实验 |
| 4.4.3 高温合金样品温度场重构 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 被动式高温气体浓度测量算法实验验证 |
| 5.1 二氧化碳浓度测量实验平台搭建 |
| 5.1.1 高温气体池结构设计 |
| 5.1.2 测量系统主要器件选型 |
| 5.2 二氧化碳浓度测量实验 |
| 5.2.1 浓度测量系统 |
| 5.2.2 CO_2/N_2混合气体浓度测量 |
| 5.3 光谱测量系统性能评估 |
| 5.3.1 噪声等效辐射亮度评估 |
| 5.3.2 噪声等效柱浓度的评估 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新性 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）基于石英增强光声/光热光谱的气体传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.2 气体吸收光谱技术 |
| 1.2.1 直接吸收光谱技术 |
| 1.2.2 波长调制光谱技术 |
| 1.2.3 腔增强吸收光谱技术 |
| 1.2.4 光声/光热光谱技术 |
| 1.3 石英增强光声/光热光谱技术及其发展现状 |
| 1.3.1 石英增强光声光谱技术的发展现状 |
| 1.3.2 石英增强光热光谱技术的发展现状 |
| 1.4 本论文的主要内容 |
| 第2章 石英增强光声/光热光谱技术基础 |
| 2.1 石英音叉的理论模型 |
| 2.1.1 机械及电学模型 |
| 2.1.2 石英音叉的压电效应 |
| 2.2 石英音叉的特性参数 |
| 2.2.1 特性参数及其测量方法 |
| 2.2.2 基于电激励方法的石英音叉电学参数测量系统 |
| 2.3 石英增强光声/光热光谱技术特性研究 |
| 2.3.1 光声/光热信号的产生及检测 |
| 2.3.2 光声/光热信号的增强方法 |
| 2.3.3 系统的最短响应时间 |
| 2.3.4 系统噪声 |
| 2.3.5 系统性能评估 |
| 2.4 石英增强光声/光热光谱技术的数值分析方法 |
| 2.4.1 石英音叉的振动模态仿真 |
| 2.4.2 光声测声器的数值优化模型 |
| 2.4.3 光热激发参数的数值优化模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 新型石英增强光声/光热光谱气体传感技术 |
| 3.1 嵌入型离轴石英增强光声光谱技术 |
| 3.1.1 嵌入型离轴石英增强光声光谱技术背景 |
| 3.1.2 测声器结构设计 |
| 3.1.3 测声器参数的数值仿真优化 |
| 3.1.4 测声器参数的实验优化 |
| 3.1.5 检测性能评估 |
| 3.1.6 对比分析 |
| 3.2 全光纤石英增强光热光谱技术 |
| 3.2.1 全光纤石英增强光热光谱技术背景 |
| 3.2.2 光纤耦合方案设计与验证 |
| 3.2.3 传感结构设计 |
| 3.2.4 光激励参数的数值仿真优化 |
| 3.2.5 光激励参数的实验优化 |
| 3.2.6 检测性能评估 |
| 3.2.7 对比分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于石英增强光声光谱技术的气体传感系统 |
| 4.1 双管增强型高灵敏度甲烷传感系统 |
| 4.1.1 甲烷分子的吸收谱线选择 |
| 4.1.2 激光器及其调谐特性 |
| 4.1.3 声学检测模块设计 |
| 4.1.4 传感器结构 |
| 4.1.5 调制深度优化 |
| 4.1.6 甲烷气体检测结果与系统性能 |
| 4.1.7 小结 |
| 4.2 基于时分复用的双组分气体传感系统 |
| 4.2.1 甲烷及乙炔分子的吸收谱线的选择 |
| 4.2.2 激光器及其调谐特性 |
| 4.2.3 声学检测模块设计 |
| 4.2.4 传感器结构设计 |
| 4.2.5 调制深度优化 |
| 4.2.6 甲烷及乙炔气体检测结果与系统性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于石英增强光热光谱技术的气体传感系统 |
| 5.1 基于光纤耦合探针的远程甲烷传感系统 |
| 5.1.1 光纤耦合探针 |
| 5.1.2 传感系统结构 |
| 5.1.3 光束质量评估 |
| 5.1.4 调制深度优化 |
| 5.1.5 波长锁定过程 |
| 5.1.6 系统线性度 |
| 5.1.7 系统检测下限及稳定性分析 |
| 5.1.8 现场气体泄漏检测实验 |
| 5.2 多通气室增强型高灵敏度甲烷传感系统 |
| 5.2.1 双光程赫里奥特多通池 |
| 5.2.2 传感系统结构设计 |
| 5.2.3 调制深度优化 |
| 5.2.4 系统信噪比评估 |
| 5.2.5 系统线性度 |
| 5.2.6 系统检测下限及稳定性分析 |
| 5.2.7 光程影响分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究工作总结 |
| 6.2 石英增强光声/光热光谱技术对比分析 |
| 6.3 论文创新点 |
| 6.4 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、光纤气体检测技术在潜艇中的应用展望（论文参考文献）
- [1]光声光谱多组分气体检测技术研究进展[J]. 王琦,王世超,刘泰余,陈自强. 光谱学与光谱分析, 2022(01)
- [2]拉曼光谱在气体检测中的研究进展[J]. 何子聪,童杏林,黄文种. 激光杂志, 2021(11)
- [3]潜艇舱室气态污染与环控生保技术发展趋势[J]. 徐新宏,江璐,方晶晶,陈宏,任小孟,许林军. 装备环境工程, 2021
- [4]基于LIBS测量混凝土中氯元素的方法研究[D]. 田航. 西安理工大学, 2021(01)
- [5]基于荧光纳米材料的新型光纤传感器设计与应用研究[D]. 胡思琪. 浙江大学, 2021(01)
- [6]复杂屉式结构内泄漏监测及漏点定位技术研究[D]. 刘胜. 中北大学, 2021(09)
- [7]腔增强红外气体检测技术与应用[D]. 郑凯元. 吉林大学, 2021(01)
- [8]基于空心光子晶体光纤的变压器油中溶解乙炔气体检测研究[D]. 郑迪雅. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [9]航空发动机涡轮叶片温度及燃气浓度反演研究[D]. 赵莹泽. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(01)
- [10]基于石英增强光声/光热光谱的气体传感技术研究[D]. 胡立恩. 吉林大学, 2021