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远程气体探测用大功率中红外窄线宽可调谐 目的：^结果：^结论：^ 关键词：^ 目录一、绪论 1 1.1 我国环保、能源、安全等领域存在的现实问题 1 1.1.1 环保领域存在的现实问题 1 1.1.2 能源领域存在的现实问题 6 1.1.3 安全领域存在的现实问题 9 1.2 相关技术国内外发展现状 11 1.2.1 光参量振荡技术（OPO）研究现状 11 1.2.2 气体探测技术发展现状 11 1.3 当前亟待解决的问题 13 1.4 研发目的、过程、意义及产品创新点 14 1.4.1 研发目的 14 1.4.2 研发过程 16 1.4.3 研发意义 17 1.4.4 产品创新点 18 二、核心原理与关键技术 19 2.1 核心原理 19 2.1.1 准位相匹配原理 19 2.1.2 气体分子选择行吸收理论 21 2.1.3朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律 22 2.2 关键技术 24 2.2.1 光学参量振荡（OPO）技术 24 2.2.2 激光吸收光谱技术 25 三、实验平台搭建及性能测试 26 3.1 方案总体设计 26 3.2 实验平台搭建 26 3.3 指标气体(甲烷、二氧化硫)测试 29 3.3.1 气体室的制作 29 3.3.2 气体吸收峰的定标测试 30 3.3.3 测试输出 甲烷吸收峰3.34μm波长实验结果 32 3.3.4 单一测试输出二氧化硫吸收峰4.0μm波长实验结果 34 3.3.5 稳定性测试 36 3.3.6 线宽测试 36 3.3.7 输出宽调谐测试 37 3.3.8 数据指标汇总 42 四、光源与可调谐半导体激光吸收光谱技术 43 （TDLAS）的结合 43 4.1 利用光纤放大技术实现对接 43 4.2 测试吸收及波形分析 45 4.3 室内测试 45 4.4 外场测试 47 五、样机设计方案 49 5.1 样机设计思路 49 5.2 内部设计 49 5.3 外部设计 51 5.3.1 技术性设计 51 5.3.2 外观设计 53 六、初步成果 55 6.1 作品已具备功能 55 6.2 软件开发 55 6.3 与众多企业、科研单位参与合作 55 七、 产品应用范围及市场分析 57 7.1 产品应用范围 57 7.1.1 污染气体监测 57 7.1.2 能源运输管道检漏 58 7.1.3 避免可燃气体爆炸及二次爆炸 59 7.2 市场前景分析 60 7.2.1 国内市场需求与现状 60 7.2.2 国内污染物排放标准有待提高 62 7.2.3 产品优势 64 7.2.4 目标用户分析 65 参考文献 68 附件清单 70 图表目录 图1.研发路线图 16 图2. 朗伯-比尔定律示意图 23 图3. 实验光路设计图 27 图4. 实验室测试实验实物图 28 图5. 环形腔光参量振荡器光路实物图 29 图6. 检测实物图 30 图7. 的波长测试图 31 图8. 甲烷定标实验信号光波长测试图 32 图9. 甲烷气体吸收峰输出功率测试图 33 图10. 甲烷吸收测试前后功率对比 33 图11. 二氧化硫定标实验信号光波长测试图 34 图12. 二氧化硫吸收测试前后功率对比 35 图13. 1小时功率稳定测试图 36 图14. 输出线宽测试（已达仪器测量极限） 36 图15. 周期31.5μm波长温度曲线 37 图16. 周期31μm波长温度曲线 38 图17. 周期30.5μm波长温度曲线 38 图18. 周期30μm波长温度曲线 39 图19. 周期29.5μm波长温度曲线 39 图20. 周期29μm波长温度曲线 40 图21. 周期28.5μm波长温度曲线 40 图22. 周期28μm波长温度曲线 41 图23. 技术方案图 44 图24. 安徽光机所实验装置图 45 图25. 甲烷吸收峰扫频吸收图 46 图26. 二次谐波信号分析 47 图27.望远镜系统示意图 48 图28. 望远镜系统实物图 48 图29. 设计思路流程图 49 图30. 内部设计图 50 图31. 外设实物图 51 图32. 电路板实物图 52 图33. 电路装置外观 53 图34. 一代样机图 53 图35. 二代样机图 54 第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术作品竞赛 94