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挥发性有机化合物(VOC)是近年来空气质量监控的重要对象之一，具有种类繁多、成分复杂的特征，而且不同行业VOC的组成都不一样。在石油化工行业，油气挥发物的主要成分是烷烃类气体，除了对大气环境和人身健康有影响外，过量的油气挥发物还会产生安全隐患，因此针对性地在石油化工行业开展VOC在线实时监测具有重大的意义。本文围绕基于红外吸收光谱分析的油气挥发探测传感器展开，主要的研究工作如下: 1.分析了化学传感器和气相色谱技术等传统VOC检测技术的特点和不足，介绍了基于红外吸收光谱的检测技术，并详细讨论了基于非分散红外(NDIR)和基于可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)技术进行气体检测的可行性。 2.分析了红外吸收光谱的产生机理和气体吸收定律的基本概念，研究了丙烷、正丁烷和异丁烷三种主要油气挥发物成分在中/近红外波段的吸收光谱特征，并分析1686nm及3370nm波段附近水汽、二氧化碳及甲烷对探测的影响，提出了1686nm波段的TDLAS技术进行检测和3370nm波段的NDIR技术进行检测的传感器设计思路。 3.设制了基于TDLAS技术的丙烷传感器，其中包括光源模块、光传输及探测模块、信号调理和处理模块、系统控制模块等，从理论上推导了丙烷宽谱吸收峰中心波长处一次谐波信号和二次谐波信号与丙烷浓度的关系，并在实验中获得验证，在0.50％-3.00％丙烷浓度范围内进行了标定，在算法上通过二次谐波信号和一次谐波信号的比值来降低光功率抖动等不稳定因素带来的影响，传感器系统具有好的重复性和稳定性，可满足现场在线实时检测。 4.理论上推导了利用NDIR技术进行气体检测的算法，结合红外光源及红外探测器的基本特征，设计了双透镜准直聚焦的光学结构来解决红外光发散传输的问题，能使气体吸收路径的光程增加40倍，有效地提高了气体检测的动态范围和灵敏度，传感器探测的最低浓度达到了150-200ppm。