交通排放在线检测的红外传感器研究

发布时间：2017-07-26 11:30

  本文关键词：交通排放在线检测的红外传感器研究

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【摘要】：随着我国社会与经济的快速发展,机动车辆迅猛增加。机动车尾气排放已经成为城市大气的主要污染源。为了降低城市空气污染,空气质量在线监测是必要的手段。目前,国内使用的尾气检测装置主要多国外进口,价格昂贵。为了实时测量道路交叉口的空气污染状况,需要研发具有自主知识产权的、高性价比的检测设备。非分光红外(NDIR, Non-dispersive Infrared)是根据气体对红外光的选择性吸收原理进行气体浓度检测的方法。本文利用NDIR分析方法,设计一种车辆尾气检测的传感器系统,实现对大气中汽车尾气的在线监测。该系统使用多路红外传感器组合,采用v-SVR进行传感器建模。实验结果证明,该检测系统具有测量精度高、稳定性好和便于携带的特点,能够满足车辆尾气测量分析的需求。论文的主要工作如下： 1.分析典型红外传感器的优缺点。为满足体积小、环境适应性强、快速检测的需求,采用非分光红外检测方法进行尾气浓度测量,利用气体介质对红外光的选择性吸收原理,选择3-7um波段红外光作为测量对象。 2.采用模块化方法设计了车辆尾气检测的红外传感器,降低了系统复杂度和模块之间的相互干扰。完成了电源、光源、测量与系统等模块的软硬件设计。 3.分析主要干扰因素对红外传感器的影响,对光源波动产生的干扰进行了补偿处理。采用v-SVR(v-支持向量机回归)方法进行了传感器建模,实验结果验证了本文研发的红外传感器的有效性。
【关键词】：非分光红外传感器 车辆尾气 v-SVR 干扰因子
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9
• 1.2 车辆尾气在线检测传感器的国内外现状9-13
• 1.3 研究目标与内容13-14
• 1.3.1 研究目标13
• 1.3.2 研究内容13-14
• 1.4 本文组织结构14-15
• 第2章 红外传感器基本理论15-25
• 2.1 吸收光谱原理15-16
• 2.2 朗伯-比尔定理16-17
• 2.3 常用红外检测方法17-19
• 2.3.1 傅立叶变换红外光谱技术17
• 2.3.2 可调谐激光二极管激光吸收光谱17-18
• 2.3.3 差分吸收激光雷达18-19
• 2.3.4 非分光红外光谱技术19
• 2.4 吸收光谱选择19-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 非分光红外传感器软硬件实现25-45
• 3.1 气体传感器系统结构25-27
• 3.2 关键技术27-31
• 3.2.1 环境光干扰抑制28
• 3.2.2 多通道检测28-31
• 3.3 功能模块31-44
• 3.3.1 电源31-32
• 3.3.2 光源32-36
• 3.3.3 气室36-38
• 3.3.4 红外检测器38-42
• 3.3.5 STM32核心板42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 基于v-SVR的传感器建模45-59
• 4.1 理论基础45-49
• 4.1.1 支持向量机回归基本原理45-48
• 4.1.2 v-支持向量机回归48-49
• 4.2 传感器标定实验49-52
• 4.3 传感器建模52-57
• 4.3.1 基于v-SVR的传感器建模53-56
• 4.3.2 对比性分析56-57
• 4.4 系统实现与性能分析57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 总结与展望59-61
• 5.1 工作总结59
• 5.2 进一步工作展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 附录67-69
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果69

【参考文献】

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本文编号：576186