遥感傅里叶变换红外光谱技术的应用研究

论文摘要

遥感傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,作为分析技术的一个分支,它将红外波段的电磁辐射检测和遥测技术结合起来,已被广泛应用于远距离对待测物质的定性鉴别和定量分析中,成为近些年来发展非常迅速的一种探测技术。本文从遥感FTIR技术的应用出发,进行了以下研究并取得如下研究结果:1.仪器响应函数不仅与频率有关,还与实际测试时仪器接收到的信号大小有关。通过对Bruker Tensor37型遥感FTIR光谱仪的仪器响应函数进行校正,结果表明:InSb探测器的响应函数基本不随信号强度的增加而改变;MCT探测器的响应函数随着信号强度的增加而增加,并且逐渐到达一个相对稳定的值,通过对MCT探测器不同波段响应函数的分析,发现其对信号强度和频率的变化有一定的独立性。2.提出了一种基于FTIR光谱仪测量红外双波段激光相对强度的方法。利用FTIR光谱仪的响应函数,对测量得到的CO2和DF激光器的相对光谱强度进行了校正,结果表明采用FTIR光谱仪测量得出的CO2与DF激光器输出光强比与功率计测量结果一致。3.利用红外遥测光谱仪完成了高温气体后固体材料的温度测量实验。实验结果表明:固体辐射具有连续谱特征、高温气体辐射具有线状谱特征,通过特征光谱剥离技术,运用双光谱测温法,可准确获得固体的温度。研究工作可在火灾救援、战场感知、燃烧池内壁温度监控方面提供借鉴。4.运用气体分子光谱精细结构对二氯乙烷火焰的内焰和外焰温度分别作了测量与计算。分别利用CO、HCl分子精细结构,给出了火焰内焰的温度,两者结果相差16K;对外焰光谱,采用HCl分子的精细结构光谱,经过基线校正,最终得出的温度比内焰的温度高了200K左右。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 遥感FTIR 技术在国内外一些应用
• 1.2.1 大气环境监测
• 1.2.2 热耗气体的远距离遥测
• 1.2.3 温度及燃烧产物测量
• 1.3 课题主要研究工作
• 第二章 FTIR 光谱仪及其响应函数校正
• 2.1 FTIR 光谱仪的基本原理
• 2.1.1 迈克尔逊干涉仪
• 2.1.2 干涉方程
• 2.1.3 干涉图的还原
• 2.2 傅里叶变换红外光谱仪的基本组成
• 2.2.1 红外光学台
• 2.2.2 计算机
• 2.3 红外光谱仪的主要优点
• 2.3.1 多通道
• 2.3.2 高光通量
• 2.3.3 高测量精度
• 2.3.4 高分辨率优点
• 2.3.5 测量波段宽、全波段内分辨率一致
• 2.4 仪器响应函数的校正
• 2.4.1 理论基础
• 2.4.2 响应函数校正实验
• 2.5 本章小结
• 第三章 FTIR 光谱仪测量红外双波段激光相对强度
• 3.1 双波段激光光谱测量实验
• 3.1.1 实验装置
• 3.1.2 测试步骤
• 3.2 验证
• 3.3 本章小节
• 第四章 基于光谱剥离技术的光谱测温实验
• 4.1 热辐射的基本规律
• 4.1.1 理想黑体的热辐射
• 4.1.2 气体分子的热辐射
• 4.1.3 温度计算公式的导出
• 4.2 光谱测温实验
• 4.2.1 实验装置
• 4.2.2 实验结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 气体转-振精细光谱测温
• 5.1 理论基础
• 5.1.1 气体分子的转—振光谱
• 5.1.2 基于转振光谱谱线相对强度的测温方法
• 5.2 气体红外辐射转-振精细光谱测温实验
• 5.2.1 利用HCl、CO 精细光谱分析计算焰心的温度
• 5.2.2 外焰温度的计算
• 5.3 本章小节
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果