谐振式光声光谱气体检测设计与研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着科技水平不断发展，许多领域对气体浓度的高精度检测的需求不断增强。在火灾警示方面，在火情发生的时候，室内一氧化碳，二氧化碳等气体^[1]含量异常，通过火灾报警器实时检测一氧化碳等气体浓度，可以保证住户的人生安全。在大气环境检测领域，大气中的某些微量气体会引起环境问题^[2]。例如二氧化硫数量过多会引发酸雨，对植物和建筑造成危害；一氧化碳会随着人们的呼吸进入人体，其与血红细胞结合的能力远超氧气，减弱了红细胞的携氧能力，最终会导致呼吸困难并引发疾病；工业过程中如氟化物，二氧化硫等气体的排放会对生态环境造成巨大危害^[2]。实时监测二氧化硫等微量气体的排放是解决环境污染的前提。在生命健康领域，通过检测人体呼吸排出的微量气体可以获取人体的健康状态。例如，通过检测呼出气中的nh₃可以实现对肾衰竭患者血液透析效果的间接评价,进而得以对血液透析过程进行实时监测^[4]，而通过检测哮喘患者呼吸气中一氧化氮的浓度，可以量化气道炎症指标^[5]。

特别是在电力系统中，变压器普遍使用绝缘油等材料，绝缘油主要是由碳氢化合物组成，而绝缘纸的成分主要是碳水化合物。在电或热故障的作用下，它们会分解产生h₂和低分子烃类气体，如ch₄、c₂h₆、c₂h₄、c₂h₂等。通过特征气体的种类和含量可以对变压器故障类型进行分析和预判^[6]。

综上所述，针对微量气体高精度稳定性检测在许多领域具有重大意义。

2. 研究的基本内容与方案

一．设计的基本内容：

1.了解光声光谱技术的原理以及应用，深入调研国内外研究现状以及发展趋势。

2.设计可行的谐振式光声池模型三维和机械结构。建立仿真模型，仿真分析光声池内部声场分布、光声池结构影响，并对光声池结构进行优化。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的理论知识、技术要求以及相关资料。确定方案，完成开题报告。

第4-5周：学习光声光谱基本原理，进行理论推导，构建数学模型。

第6-10周：设计谐振式光声池结构，建立仿真模型，设定仿真初始参数，得到模拟结果，并分析仿真结果与各参数之间的关系，针对仿真结果对模型进行优化，得出满足指标要求的优化后谐振式光声池结构。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张宇金.建筑火灾烟气危害性分析[j].四川水泥,2019(10):275.

[3]沈中增.工业废气污染治理技术的有效应用[j].化工管理,2019(10):58-59.

[2]刘露奇.城市大气环境质量的保护策略的分析[j].资源节约与环保,2019(12):38.