1. 本选题研究的目的及意义
甲烷（CH4）是一种无色、无味、易燃易爆的气体，是天然气的主要成分。
随着天然气在能源结构中的比例不断提高，甲烷的泄漏问题日益突出，对安全生产和环境保护构成了严重威胁。
因此，开发高灵敏度、高选择性、快速响应的甲烷气体传感器，对于保障工业生产安全、保护生态环境具有重要意义。
2. 本选题国内外研究状况综述
近年来，随着红外光源、探测器和光学材料技术的不断发展，红外吸收型气体传感器技术取得了显著的进步，并在环境监测、工业过程控制、医疗诊断等领域得到越来越广泛的应用。
1. 国内研究现状
我国在红外气体传感器领域的研究起步相对较晚，但近年来发展迅速。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
1. 主要内容
1.传感器结构设计:根据红外吸收原理和甲烷气体的吸收特性，设计合理的传感器结构，确定红外光源、气室、滤光片和红外探测器的类型及参数。
2.仿真模型的建立:利用COMSOL等有限元分析软件，建立传感器的三维模型，并设置材料属性、边界条件等参数。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用理论分析、仿真模拟和实验验证相结合的研究方法。
首先，通过查阅文献，了解红外吸收光谱技术的基本原理、甲烷气体的吸收特性以及红外吸收型气体传感器的研究现状。
其次，根据甲烷气体的吸收特性，选择合适的红外光源、探测器和滤光片等核心器件，并设计传感器结构。
5. 研究的创新点
本研究的创新点在于：
1.提出一种新型的红外吸收型甲烷气体传感器结构，通过优化光路和气室设计，提高传感器的灵敏度和响应速度。
2.建立了基于COMSOL软件的传感器仿真模型，对传感器的光学、热学和流体特性进行耦合仿真，为传感器设计提供理论依据。
3.利用遗传算法等优化方法对传感器结构参数进行优化，提高传感器的整体性能。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1]刘畅,张玉玺,张涛,等.基于COMSOL的红外气体传感器性能仿真研究[J].传感器与微系统,2022,41(09):115-119.
[2]田甜,张大成,李云飞,等.基于红外吸收光谱的甲烷气体传感器研究[J].电子测量技术,2022,45(19):112-117.
[3]张文杰,张晓霞,李奔,等.基于差分法的非色散红外甲烷传感器研究[J].红外技术,2021,43(10):964-970.
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