激光吸收光谱的酒精遥测方法与技术研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:piaoyisuifengpiao001
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酒后驾驶已成为道路交通事故致死的主要原因,每年给人类社会带来严重的经济损失和大量的人员伤亡。统计显示,酒后驾驶的查处率仅有干分之一。交通管理部门通常采用建立随机检查点并结合呼气式酒精检测仪来判断驾驶员是否存在酒后驾车行为。但是这种方法较为费时,并易于引发妨碍交通等问题;交警工作负荷大,检查效率低下。为解决上述问题,迫切需要研究一种远距离非接触式快速测量方法。  可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy),能够快速扫描各种目标气体吸收谱线,具有快速响应、非侵入式测量等优势,是有潜力进行酒驾遥测的光学检测方法和技术。本文采用TDLAS与开放光路相结合的方法开展了酒精蒸汽遥测方法与技术研究,对激光酒驾遥测方法和技术进行了先导性探索。  首先研究了酒精蒸汽在近红外的吸收光谱特征,针对酒精在近红外宽带吸收的光谱特征,提取了酒精在1392 nm附近的宽带吸收峰作为鉴别依据;并采用多元线性回归方法反演酒精浓度,排除了空气中水汽干扰,并建立了修正方程以消除光谱反演误差的影响。其次,结合嵌入式软硬件技术,设计了有、无合作目标的酒精蒸汽的检测系统,实现了系统的小型化设计。最后,采用上两种系统,进行了开放光路酒精遥测实验,验证了酒精检测修正方法的修正效果;并对无合作目标遥测的背景散射进行了研究,提出了稳定背景散射率的解决办法;同时分析对比了两种工作方式对酒精蒸汽的检测效果,以及它们在酒驾遥测中会遇到的问题和挑战,分析了两种工作方式的优缺点。
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