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《燕山大学》 2004年
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光谱吸收式光纤甲烷气体传感系统的研究

刘瑾  
【摘要】:WP=4 随着工农业的迅速发展,矿井、油田、电力系统安全保护以及环境保护成为越来越值得重视的问题。数以千万计的大型动力工厂和矿业部门排放出大量的易燃、易爆、有毒、有害气体,使人类的生存环境和人身安全受到严重威胁,因此对这些气体进行快速、实时检测对于工矿安全生产及环境保护有特别重要的意义。 本文以矿井瓦斯的主要成分甲烷为目标气体,研究基于光谱吸收方法的全光纤气体检测系统。该系统具有灵敏度高,响应速度快,动态范围大,防燃防爆,防电磁干扰,不易中毒等优点,可将传感头放置在人和仪器不易进入的易燃易爆、有毒等恶劣环境中,实现在线遥测,从而达到实时检测甲烷浓度、及时报警,避免瓦斯爆炸事故发生的目的。 通过对气体近红外选择性吸收的理论分析,给出了气体吸收测量的理论依据。并确定了甲烷气体的吸收谱线,找出适合普通石英光纤进行较长距离低损耗传输的光谱特性。采用分布反馈式半导体激光器(DFB LD)作为光源,通过光源调制实现气体浓度的谐波检测,利用二次谐波与一次谐波的比值来消除由光源的不稳定等因素所引起的检测误差。建立了谐波检测的数学模型。 文中论述了近红外波段激发光源的光强稳定技术; DFB LD和气体吸收峰中心波长精确对准技术;测量信号和参考信号的获取与比值处理技术。对测量系统的光路、气室以及电路进行了设计,给出了以锁相放大器为核心的微弱信号检测电路和微型计算机处理电路。 进行了光纤甲烷气体传感系统的实验研究,验证了系统的可行性,并给出了实验结果。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TH83

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【引证文献】
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1 王焱;刘志超;周坤;;矿用红外瓦斯检测仪的设计与实现[J];计算机测量与控制;2012年06期
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【参考文献】
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【同被引文献】
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1 杨蕊;数字化光纤气体检测系统方案研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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1 王杰;光纤乙炔气体传感器的研究[D];燕山大学;2001年
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1 刘瑾;光谱吸收式光纤甲烷气体传感系统的研究[D];燕山大学;2004年
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7 王久龙;基于谐波检测技术的光谱吸收光纤乙炔气体传感器的研究[D];燕山大学;2006年
8 胡志强;激光二极管波长调制技术用于氧气浓度检测的研究[D];暨南大学;2004年
9 田学航;基于红外吸收法的光纤一氧化碳传感系统的研究[D];华北电力大学(北京);2007年
10 郭永帅;光谱吸收式一氧化碳气体浓度检测系统的研究[D];大连理工大学;2012年
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