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近年来,随着社会经济的增长和现代化工业的发展,环境问题越来越严重,主要表现在臭氧层破坏、酸雨蔓延、温室效应和水污染等。NO2作为主要的气体污染物之一,它是形成光化学烟雾和酸雨的主要原因,还会刺激呼吸器官引起急性或者慢性中毒。由于NO2排放量逐年增加,我们在监测大气环境污染物排放时必须要考虑到对NO2气体的排放进行监测。论文主要对二氧化氮浓度检测系统进行研究,在光谱吸收原理的基础上设计出了三套气体检测系统:光谱吸收NO2直接检测系统、激光外调制NO2检测系统和激光内调制NO2检测系统。其中,光谱吸收直接检测系统利用测量透过待测气室的透射光谱来分析NO2气体浓度信息;激光外调制检测系统是利用光强外调制技术调制光源,检测过程采用单光源双光路差分技术和相关检测技术对微弱信号进行检测;激光内调制检测系统与激光外调制检测系统的检测原理相同,区别之处在于利用光强内调制技术调制光源,即利用驱动电流对光源进行调制实现波形和频率的可调。根据NO2的谱线特征,论文选用了中心波长是450nm的蓝光LD作为光源,分别对三套气体检测系统进行实验测量与分析。光谱吸收直接检测系统选用WGD-8光栅光谱仪和计算机接收与处理数据;激光外调制检测系统是利用斩波器调制光源,探测信号经过A/D转换、差分放大后,通过锁相放大器进行相关检测并采集数据,最后由计算机处理数据;激光内调制检测系统是利用FPGA平台实现光源调制和相关检测功能,最后由C8051F021单片机控制显示模块将测量结果显示出来。通过对各设计模块的仿真、模拟,证实了系统设计方案的合理性与可行性。最后,系统采用最小二乘法拟合、示值误差、灵敏度、精确度及重复性等分析手段对实验数据与系统性能进行评估。结果表明,光谱吸收直接检测容易受到光源波动、光谱仪工作噪声和光谱响应等因素的影响,不利于高精度测量;激光外调制检测基本满足检测要求,但会受到斩波器稳定性的影响,引入噪声,降低系统检测精度;激光内调制检测克服了调制信号不稳定的影响,不仅具有很低的浓度检测极限,还具有较高的精度、灵敏度和稳定性。