基于紫外差分光谱的SO 2 、NO X 混合气体的检测算法研究
发布时间：2025-05-12 22:53
目前，中国的大气环境污染形势非常严峻，地域性大气问题较为严重，无论是社会经济的发展还是全国人民的身体健康时刻都遭受着环境污染问题的威胁。国家政策规定要认真做好京津冀、长三角、珠三角等重点地区的大气污染防治工作，要把解决SO2、NOX、PM2.5（细颗粒物）等大气问题作为首要工作，要多手段并行地全力限制大气污染物排放总量。在各大污染源中，以燃煤为主的传统火力发电厂是最主要的SO2、NOX排放源。 在此背景下，论文对比了国内外各个领域的气体浓度测量方法的优缺点，提出基于差分吸收光谱的气体浓度测量方法，研究开发出了一套能实时监测火电厂烟气排放物中的SO2、NOX污染气体浓度的实验装置。该装置一改传统的接收光和发射光装置分布在两端的模式，将发射和接收端集成在一端，从而减小了系统维护的成本，将系统集成性进一步提高。 论文分析了紫外差分吸收光谱法（DOAS）测量大气污染气体浓度的基本方法和基本原理，提出需要针对实际应用中不同情况对朗伯-比尔定律加以修正。论文针对被测气体特性构建了实验系统，开展了多组分气体的检测算法设计与实验标定。主要包括：光谱信号与干扰信号的分离技术、多种气体标准吸收截面的...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 我国的环境污染现状
1.2 火电厂烟道中的主要气体污染物
1.2.1 气体污染物 NOX
1.2.2 气体污染物 SO2
1.3 烟气排放连续监测系统
1.4 气体污染物的监测方法
1.4.1 差分吸收光谱技术
1.4.2 光干涉法
1.4.3 红外光谱技术
1.4.4 可调谐激光二极管激光吸收光谱技术
1.4.5 激光诱导荧光光谱技术
1.4.6 激光光声光谱技术
1.5 差分吸收光谱技术研究现状
1.6 差分光谱法的数据处理算法研究现状
1.7 本论文的主要研究内容
2 紫外差分光谱法测量气体浓度的原理
2.1 形成吸收光谱的及原理
2.2 定量测量气体浓度的理论依据
2.3 实际应用中的朗伯-比尔定律
2.3.1 比耳定律的局限性
2.3.2 朗伯-比尔定律的可靠性
2.4 吸收截面的获得
2.4.1 实验室获得的吸收截面
2.5 本章小结
3 实验系统的搭建
3.1 实验系统的要求和整体搭建
3.2 收发一体式浓度传感单元的各个组成部分
3.2.1 收发一体式传感器探头
3.2.2 氘灯光源
3.2.3 光谱仪的选择
3.2.4 光学元件的选择
3.3 本章小结
4 待测气体吸收截面及浓度的测量实验
4.1 待测气体反演波段和波长间隔的选择
4.1.1 SO2的反演波段和波长间隔
4.1.2 NO2的反演波段和波长间隔
4.1.3 NO 的反演波段和波长间隔
4.2 污染气体吸收谱线的提取
4.2.1 光谱中含有的噪声
4.2.2 未经数据处理提取的吸收谱线
4.2.3 基本的光谱预处理方法用于提取特征谱线
4.3 传统的方法获得的吸收截面
4.3.1 SO2吸收截面的获得
4.3.2 NO2吸收截面的获得
4.3.3 NO 吸收截面的获得
4.4 算法处理后的吸收截面
4.5 三种待测气体的浓度测量结果及修正
4.5.1 气体浓度测量流程
4.5.2 传统方法反演浓度
4.5.3 最小二乘法与传统方法反演浓度结果对比
4.6 三种混合气体的浓度测量实验
4.7 本章小结
5 工业现场测得的气体浓度结果及修正
5.1 原始的浓度测量方法
5.2 小波方法与传统方法反演浓度结果对比
5.2.1 小波变换的原理
5.2.2 小波基函数的确定
5.2.3 小波阈值的选取
5.3 改进算法在实际测量中的探索
5.4 本章小结
6 全文总结及展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录
A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
B 作者在攻读学位期间参与的科研项目
本文编号：4045349
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 我国的环境污染现状
1.2 火电厂烟道中的主要气体污染物
1.2.1 气体污染物 NOX
1.2.2 气体污染物 SO2
1.3 烟气排放连续监测系统
1.4 气体污染物的监测方法
1.4.1 差分吸收光谱技术
1.4.2 光干涉法
1.4.3 红外光谱技术
1.4.4 可调谐激光二极管激光吸收光谱技术
1.4.5 激光诱导荧光光谱技术
1.4.6 激光光声光谱技术
1.5 差分吸收光谱技术研究现状
1.6 差分光谱法的数据处理算法研究现状
1.7 本论文的主要研究内容
2 紫外差分光谱法测量气体浓度的原理
2.1 形成吸收光谱的及原理
2.2 定量测量气体浓度的理论依据
2.3 实际应用中的朗伯-比尔定律
2.3.1 比耳定律的局限性
2.3.2 朗伯-比尔定律的可靠性
2.4 吸收截面的获得
2.4.1 实验室获得的吸收截面
2.5 本章小结
3 实验系统的搭建
3.1 实验系统的要求和整体搭建
3.2 收发一体式浓度传感单元的各个组成部分
3.2.1 收发一体式传感器探头
3.2.2 氘灯光源
3.2.3 光谱仪的选择
3.2.4 光学元件的选择
3.3 本章小结
4 待测气体吸收截面及浓度的测量实验
4.1 待测气体反演波段和波长间隔的选择
4.1.1 SO2的反演波段和波长间隔
4.1.2 NO2的反演波段和波长间隔
4.1.3 NO 的反演波段和波长间隔
4.2 污染气体吸收谱线的提取
4.2.1 光谱中含有的噪声
4.2.2 未经数据处理提取的吸收谱线
4.2.3 基本的光谱预处理方法用于提取特征谱线
4.3 传统的方法获得的吸收截面
4.3.1 SO2吸收截面的获得
4.3.2 NO2吸收截面的获得
4.3.3 NO 吸收截面的获得
4.4 算法处理后的吸收截面
4.5 三种待测气体的浓度测量结果及修正
4.5.1 气体浓度测量流程
4.5.2 传统方法反演浓度
4.5.3 最小二乘法与传统方法反演浓度结果对比
4.6 三种混合气体的浓度测量实验
4.7 本章小结
5 工业现场测得的气体浓度结果及修正
5.1 原始的浓度测量方法
5.2 小波方法与传统方法反演浓度结果对比
5.2.1 小波变换的原理
5.2.2 小波基函数的确定
5.2.3 小波阈值的选取
5.3 改进算法在实际测量中的探索
5.4 本章小结
6 全文总结及展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录
A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
B 作者在攻读学位期间参与的科研项目
本文编号：4045349
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/4045349.html
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