本文主要研究内容
作者李杭（2019）在《微型NO化学发光分析仪的研制与应用》一文中研究指出：一氧化氮(NO)是大气污染化学和生命化学过程的重要小分子,不仅参与大气二次细颗粒物的转换与形成,而且是哮喘等心血管疾病的重要诊断指标。发展便携性强、时间响应快和检测范围宽的NO分析仪器,在NO的快速移动和高通量测量方面具有重要的意义。高灵敏、微型化的光谱技术是测量NO的热点技术,例如中红外QCL激光器的多次反射池吸收光谱技术、石英音叉光声光谱技术以及腔衰荡光谱技术等,均可实现仪器的高灵敏和小型化设计。但激光器成本高,因此难以大面积推广。NO与03可见化学发光光谱分析是测量NO气体浓度的标准方法之一,但是现有商品化NO化学发光分析仪,通常采用光电倍增管(PMT)作为弱光检测器件,这导致仪器光腔体积偏大,响应时间慢,难以适应移动测量需求。依据化学发光光谱原理,发展低成本、便携式、高灵敏和快响应的NO分析仪具有广泛的应用前景。本文在分析NO与03化学发光光谱的基础上,选用光电二极管作为化学发光的弱光检测器。首先系统比较了Si、InGaAs等感光材料,对NO化学发光光谱的响应特征,以及不同尺寸器件的灵敏度和噪声特点,最终选择感光面积为2.5 × 2.5 mm2覆盖紫外涂层的Si基光电二极管作为NO化学发光弱光检测的探测器。为实现弱光信号的高灵敏、低噪声检测,设计了检测pA级光电流信号的,高增益跨导电路,并采用三阶有源滤波电路来有效抑制探测器的暗噪声。采用多级传热思路,设计了温控精度为±0.01℃的半导体制温控装置,解决了系统温度波动带来的探测电路中的基线漂移问题。整个系统的光电检测噪声控制在0.1 mV以下,这为低浓度NO的测量提供了保障。为减少化学发光光腔的体积并缩短化学反应的转化时间,本文首先利用Zemax软件中的非序列光场分析模块,对圆柱、锥型和圆台光腔的收集效率进行了仿真优化。然后利用Solidworks软件中的流体力学模块,对气体引入光腔的方式和气流混合状态进行了仿真优化。最后选择上直径为6 mm、下直径为10 mm、高为8 mm的圆台光腔。为实现合理加工与装配,光腔采用六棱台代替理想化的圆台。利用激光熔化成型的金属3D打印技术完成了微型光腔的加工,并在腔壁内粘贴镀铝反射镜片进一步提升了对弱光的收集效率。为减少NO化学发光分析仪的体积和重量,本文设计了微型化的配套组件,如基于电晕放电的微型臭氧发生器、微型采样及循环控制气路、系统控制电路和高精度数据采集电路等。同时利用LabVIEW编程平台设计与编写了数据交互与显示界面。研制的NO分析仪重量为1.04 kg(包含电池),体积为16 cm×9 cm X 7.5 cm,适应便携移动测量的需求。仪器有快速响应和高灵敏度两种工作模式,其中快速测量模式的浓度测量范围为0.2-200 ppm,响应时间为1s;高灵敏度模式下仪器浓度检测下限为5 ppb,响应时间为4 s。论文最后介绍了微型NO分析仪在研究不同来源的NO浓度方面的能力,测量目标包括机动车尾气及不同品牌的香烟的烟气。通过测量怠速及动态转速下机动车尾气中NO的浓度,发现NO分析仪可实时捕捉机动车尾气浓度的变化;通过采样气袋收集志愿者吸烟后的呼出气测量了呼出气中NO浓度,同时比较了烤烟型与混合型香烟主流烟气中NO气体浓度的差异。
Abstract
yi yang hua dan (NO)shi da qi wu ran hua xue he sheng ming hua xue guo cheng de chong yao xiao fen zi ,bu jin can yu da qi er ci xi ke li wu de zhuai huan yu xing cheng ,er ju shi xiao chuan deng xin xie guan ji bing de chong yao zhen duan zhi biao 。fa zhan bian xie xing jiang 、shi jian xiang ying kuai he jian ce fan wei kuan de NOfen xi yi qi ,zai NOde kuai su yi dong he gao tong liang ce liang fang mian ju you chong yao de yi yi 。gao ling min 、wei xing hua de guang pu ji shu shi ce liang NOde re dian ji shu ,li ru zhong gong wai QCLji guang qi de duo ci fan she chi xi shou guang pu ji shu 、dan ying yin cha guang sheng guang pu ji shu yi ji qiang cui dang guang pu ji shu deng ,jun ke shi xian yi qi de gao ling min he xiao xing hua she ji 。dan ji guang qi cheng ben gao ,yin ci nan yi da mian ji tui an 。NOyu 03ke jian hua xue fa guang guang pu fen xi shi ce liang NOqi ti nong du de biao zhun fang fa zhi yi ,dan shi xian you shang pin hua NOhua xue fa guang fen xi yi ,tong chang cai yong guang dian bei zeng guan (PMT)zuo wei ruo guang jian ce qi jian ,zhe dao zhi yi qi guang qiang ti ji pian da ,xiang ying shi jian man ,nan yi kuo ying yi dong ce liang xu qiu 。yi ju hua xue fa guang guang pu yuan li ,fa zhan di cheng ben 、bian xie shi 、gao ling min he kuai xiang ying de NOfen xi yi ju you an fan de ying yong qian jing 。ben wen zai fen xi NOyu 03hua xue fa guang guang pu de ji chu shang ,shua yong guang dian er ji guan zuo wei hua xue fa guang de ruo guang jian ce qi 。shou xian ji tong bi jiao le Si、InGaAsdeng gan guang cai liao ,dui NOhua xue fa guang guang pu de xiang ying te zheng ,yi ji bu tong che cun qi jian de ling min du he zao sheng te dian ,zui zhong shua ze gan guang mian ji wei 2.5 × 2.5 mm2fu gai zi wai tu ceng de Siji guang dian er ji guan zuo wei NOhua xue fa guang ruo guang jian ce de tan ce qi 。wei shi xian ruo guang xin hao de gao ling min 、di zao sheng jian ce ,she ji le jian ce pAji guang dian liu xin hao de ,gao zeng yi kua dao dian lu ,bing cai yong san jie you yuan lv bo dian lu lai you xiao yi zhi tan ce qi de an zao sheng 。cai yong duo ji chuan re sai lu ,she ji le wen kong jing du wei ±0.01℃de ban dao ti zhi wen kong zhuang zhi ,jie jue le ji tong wen du bo dong dai lai de tan ce dian lu zhong de ji xian piao yi wen ti 。zheng ge ji tong de guang dian jian ce zao sheng kong zhi zai 0.1 mVyi xia ,zhe wei di nong du NOde ce liang di gong le bao zhang 。wei jian shao hua xue fa guang guang qiang de ti ji bing su duan hua xue fan ying de zhuai hua shi jian ,ben wen shou xian li yong Zemaxruan jian zhong de fei xu lie guang chang fen xi mo kuai ,dui yuan zhu 、zhui xing he yuan tai guang qiang de shou ji xiao lv jin hang le fang zhen you hua 。ran hou li yong Solidworksruan jian zhong de liu ti li xue mo kuai ,dui qi ti yin ru guang qiang de fang shi he qi liu hun ge zhuang tai jin hang le fang zhen you hua 。zui hou shua ze shang zhi jing wei 6 mm、xia zhi jing wei 10 mm、gao wei 8 mmde yuan tai guang qiang 。wei shi xian ge li jia gong yu zhuang pei ,guang qiang cai yong liu leng tai dai ti li xiang hua de yuan tai 。li yong ji guang rong hua cheng xing de jin shu 3Dda yin ji shu wan cheng le wei xing guang qiang de jia gong ,bing zai qiang bi nei nian tie du lv fan she jing pian jin yi bu di sheng le dui ruo guang de shou ji xiao lv 。wei jian shao NOhua xue fa guang fen xi yi de ti ji he chong liang ,ben wen she ji le wei xing hua de pei tao zu jian ,ru ji yu dian yun fang dian de wei xing chou yang fa sheng qi 、wei xing cai yang ji xun huan kong zhi qi lu 、ji tong kong zhi dian lu he gao jing du shu ju cai ji dian lu deng 。tong shi li yong LabVIEWbian cheng ping tai she ji yu bian xie le shu ju jiao hu yu xian shi jie mian 。yan zhi de NOfen xi yi chong liang wei 1.04 kg(bao han dian chi ),ti ji wei 16 cm×9 cm X 7.5 cm,kuo ying bian xie yi dong ce liang de xu qiu 。yi qi you kuai su xiang ying he gao ling min du liang chong gong zuo mo shi ,ji zhong kuai su ce liang mo shi de nong du ce liang fan wei wei 0.2-200 ppm,xiang ying shi jian wei 1s;gao ling min du mo shi xia yi qi nong du jian ce xia xian wei 5 ppb,xiang ying shi jian wei 4 s。lun wen zui hou jie shao le wei xing NOfen xi yi zai yan jiu bu tong lai yuan de NOnong du fang mian de neng li ,ce liang mu biao bao gua ji dong che wei qi ji bu tong pin pai de xiang yan de yan qi 。tong guo ce liang dai su ji dong tai zhuai su xia ji dong che wei qi zhong NOde nong du ,fa xian NOfen xi yi ke shi shi bu zhuo ji dong che wei qi nong du de bian hua ;tong guo cai yang qi dai shou ji zhi yuan zhe xi yan hou de hu chu qi ce liang le hu chu qi zhong NOnong du ,tong shi bi jiao le kao yan xing yu hun ge xing xiang yan zhu liu yan qi zhong NOqi ti nong du de cha yi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学技术大学的李杭，发表于刊物中国科学技术大学2019-07-12论文，是一篇关于化学发光论文,气体检测论文,光电二极管论文,一氧化氮论文,弱光检测论文,中国科学技术大学2019-07-12论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学技术大学2019-07-12论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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