Nuova piattaforma sensoristica per sistemi di rilevamento smart di emissioni di gas inquinanti e tossici.

This thesis is part of the NOVASENS project by Novasis Innovazione company located in Pont Saint Martin (Italy), with the aim to study and realize a prototype gas sensor, which has to be compact, transportable, cheap and smart, based on the TDLAS technique (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy). This technique is based on the optical absorption and on the use of frequency modulating laser to scan any single absorption peak of the gas in exam; it's extremely sensitive and allow to obtain high resolutions. The goal of the project is to develop two different types of innovative gas analysis cells to detect CO2 and NH3 in different application cases. In this thesis, I focused on the detection of CO2 used as a technical gas, thus on the design and implementation of the hardware and software (in LabVIEW) of a prototype cell for CO2 . The laser is driven by the sum of two modulations, the first one to scan the absorption peak and the second one to apply the WMS technique (Wavelength Modulation Spectroscopy), which takes advantage of the high frequency modulation to extract the signal from the low frequency noise. To use the WMS technique I have implemented a Lock-in to extract second harmonic of the transmittance signal outgoing from the cell. In conclusion of this work I present the results of the characterization of the prototype cell implemnted.

Questa tesi si inserisce nell'ambito del progetto NOVASENS dell'azienda Novasis Innovazione di Pont Saint Martin, finalizzato allo studio e alla realizzazione di un sensore prototipale per la rivelazione di gas, che sia compatto, trasportabile, a basso costo e smart, basato sulla tecnica TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy). Tale tecnica è basata sull'assorbimento ottico ed utilizza sorgenti laser modulabili in frequenza di emissione per scansionare un singolo picco di assorbimento del gas in esame; risulta molto selettiva e permette di ottenere alte risoluzioni. Il progetto si prefigge di rivelare i gas CO2 ed NH3 per diversi casi applicativi ed utilizzando due diverse tipologie di celle di analisi innovative. In questo lavoro di tesi è incentrato sul caso applicativo che riguarda la rivelazione di CO2 utilizzata come gas tecnico, dunque sulla progettazione e realizzazione dell'hardware e del software (in LabVIEW) di una cella prototipale per la CO2. Il laser viene azionato dalla somma di due modulazioni, una per scansionare il picco di assorbimento e l'altra per applicare la tecnica WMS (Wavelength Modulation Spectroscopy), che sfrutta la modulazione ad alta frequenza per estrarre il segnale dal rumore a bassa frequenza. Per utilizzare la tecnica WMS ho progettato un Lock-in per l'estrazione della seconda armonica del segnale di trasmittanza in uscita dalla cella. In conclusione di questo lavoro di tesi sono presentati i risultati che ho ottenuto dalla caratterizzazione della cella prototipale per la CO2 realizzata.