1. 研究目的与意义
大气污染已成为影响人们生活和身体健康的重要问题。腔衰减相移光谱技术是一种精度高、探测性好的光谱技术，在NO2、气溶胶等大气污染气体和成分的测量中有着重要作用；它的技术核心是相移光谱信号的获取。锁相放大器是众多微弱信号检测技术中最有效的检测工具，被广泛应用于科研及工程中。结合锁相技术和虚拟仪器技术，对相移光谱信号进行采集和仿真。通过锁相放大系统的模拟，能够进一步获取了解系统数据采集基本原理及相关影响因素，对于进一步提高相移光谱信号获取精度具有重要意义，便于后续气体浓度的反演和分析。
2. 研究内容和预期目标
结合光谱学基本原理和被测物质特性，对相移光谱技术原理和系统结构进行熟悉。
了解相移光谱技术和锁相技术在物质浓度测量中的应用；结合虚拟仪器技术（如Labview 软件等）和采集卡技术，对相关锁相放大系统进行模拟仿真，进而对相移信号进行处理和分析；设计锁相放大器，设置和优化系统参数，实现锁相信号的获取。
3. 研究的方法与步骤
| 1）开展文献调研，了解大气成分（如NO2、气溶胶等）污染现状和主要监测技术； 2）了解腔衰荡相移光谱技术基本原理，分析信号处理基本过程和锁相放大技术的应用； 3）开展Labview等虚拟仪器软件学习，了解信号处理和仿真的基本流程和模块功能；通过锁相放大模拟系统信号生成模块、滤波模块、相敏检波模块等模块的仿真和设计，完成仿真功能的实现； 4）对模拟系统进行进一步优化分析，并将其进一步应用于相移光谱信号的采集分析和后续气体浓度监测。 |
4. 参考文献
| [1] Reid G D,Robertson M D, Tong A Z., Derivation of New Equations for Phase-Shift CavityRing-Down Spectroscopy [J]. Journal of Physical Chemistry A, 2011,115(19):4902-8. [2] Yongning, Liu,Jun, et al. A Time Difference Method for Measurement of Phase Shift betweenDistributed Feedback Laser Diode (DFB-LD) Output Wavelength and Intensity[J].Sensors, 2015,15,16153-16161 [3] Han T, Xu W, LiJ, et al., Aerosol optical properties measurements by a CAPS singlescattering albedo monitor: Comparisons between summer and winter in Beijing,China [J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 2017, 122(4). [4] 周海波, 邵杰, 钱惠国等，一种时间相关吸收光谱技术分析新方法[J]. 光谱学与光谱分析, 2019，39(3)，673-678. [5] 孙秀桂, 张洪斌, 孙江波. 一种基于虚拟仪器技术的双锁相放大器的设计[J]. 测控技术, 2011, 30(008):14-18. [6] 王力, 施芸城, 杨忠杰,等. 基于LabVIEW的锁相放大器的设计与测量[J]. 物理实验, 2015(09):37-40.
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5. 计划与进度安排
| （1）2022-2-01～2022-3-08 查阅文献资料，进行文献综述，撰写开题报告，翻译英文文献； （2）2022-3-09～2022-3-22 查阅相关资料，了解腔衰减相移光谱系统原理，分析相移光谱系统基本结构和锁相技术基本原理概念； （3）2022-3-23～2022-4-05研究腔衰减相移光谱技术中锁相放大技术应用和信号提取，了解采集卡信号模拟原理； （4）2022-4-06～2022-4-30结合虚拟仪器技术（如Labview软件等）和采集卡技术，对相关锁相放大系统进行模拟仿真，并进行相关应用研究； （5）2022-5-01～2022-5-20 撰写设计说明书，20日上交毕业设计论文初稿。 （6）2022-5-21～2022-5-31 修改和完善毕业设计论文，整理所有毕业设计文档资料，上交全部资料的纸质打印稿和电子稿。 （7）2022-6-01～2022-6-12毕业设计答辩准备，参加毕业设计答辩。 |
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