甲烷气体检测系统的设计

甲烷是易燃易爆气体,是重要的工业原料和日常生活的燃气,同时也是温室效应最主要的气体之一,快速、实时检测甲烷的产生和泄漏及其体积分数具有十分重要的意义。将吸收式光纤传感技术、差分检测技术及计算机数据处理技术相结合,设计了时间双光路差分气体在线检测系统,可对气体体积分数进行实时在线连续检测。灵巧的波长切换机构,用低廉的LED作光源的时间双光路差分检测系统就可以实现甲烷气体的差分体积分数测量。以具有强大软件开发能力的V isual C++6.0为工具,基于用户界面设计出该监测系统的实时动态监控软件,实现了气体的实时在线检测。本系统的测量范围为0~25%,分辨力为50×10-6,并且测量灵敏度可调,最小灵敏度为142.35×10-6。     

新型光学谐振腔甲烷传感器的研究

基于甲烷气体光谱吸收的原理,设计了一种高精度双波长单光路检测甲烷气体体积分数的检测系统,该系统用多次再入射光学谐振腔作为甲烷气体吸收腔,入射光线在气体吸收腔内的多次反射增加了与甲烷气体发生吸收作用的光程长度,极大地提高了检测精度,而且由于光点的分散分布特性,使该系统又具有很好的散热性,不会引起热量的累积,有利于甲烷气体...     

基于光谱吸收的瓦斯体积分数相关测量法探讨

提出了一种基于光谱吸收的瓦斯体积分数相关测量法,采用吸收气室作为传感头,通过调制参考气室内的纯甲烷气体压力来检测瓦斯体积分数。这种方案体积分数的检测分辨力可达1%,响应时间小于10m s,并从理论上对此方法进行分析和探讨。     

非分光红外的甲烷传感器设计

介绍了国内常用的甲烷传感器及其优缺点,在此基础上设计了一种基于非分光红外法(NDIR)原理的甲烷气体传感器.针对红外探测器输出的特性设计了微弱信号放大电路,使用AD8552对红外热探测器输出的微弱信号进行放大,AD7190对滤波放大后的信号进行采样转换,采用软硬件相结合的方法来减少噪声干扰的影响.通过对不同浓度范围的标准甲烷气体进行实验测量,拟合得到探测器输出的电压差值之比和气体浓度之间的关系.根据得到的曲线和数据分析选择分段插值的浓度计算方法,实现了对甲烷气体进行实时测量的功能.给出该传感器在甲烷体积分数为0％～5.05％的测量结果.     

反射式红外甲烷传感器气室设计

设计给出一种稳定性好、灵敏度高的反射式红外甲烷传感器气室设计过程与测试结果。红外甲烷传感器基于色散型红外吸收光谱法的原理,利用非分光红外探测技术过滤甲烷气体的特征波长以外的光线,再采用双通道补偿技术对气室内部的甲烷气体体积分数进行检测。气室是红外探测器、传输光路、红外光源集成装配体,其结构和性能对器件性能至关重要。气室内壁设计成镀金的旋转抛物面,红外光经抛物面反射成近似平行的光束,该红外光束在气室内部传播过程被气室底盖反射到探测器,增加了甲烷气体的吸收光程,起到了提高气室的灵敏度的作用。设计完成后,经过甲烷环境的测试,反射式气室的稳定性、灵敏度、反应时间等都有良好的表现。     

双波长光谱法光纤甲烷传感器性能的研究

针对光谱吸收法检测甲烷气体体积分数时,存在着由于LED光源驱动电流抖动和环境背景光干扰造成的测量误差,设计的双波长光谱法光纤甲烷传感器极大地减小了上述误差,实验结果表明:其测量精度一般可以达到5%,相比同类传感器提高了测量精度。对于测量精度要求较高的场合,进一步推导了双波长测量误差公式,详细分析了测量波长漂移和测量环境温度变化导致的测量误差性质。研究结果对于其他强度调制型光纤传感器具有普遍的借鉴价值。     

半导体式气体传感器信号的非线性修正

探讨了使用反对数放大器,并与查表法相结合的半导体式气体传感器信号的非线性修正方法,实验表明:这种方法能够满足高体积分数甲烷检测的需要。基于这种方法非线性修正的仪器,甲烷检测体积分数范围为0%~1.0%,检测精度可以达到±5.0%。     

时间双光路SO_2荧光检测法的研究

烟气中SO2气体体积分数的检测一直是人们关心的热点问题,在深入分析SO2的荧光检测机理的基础上,提出了一种新型的时间双光路SO2荧光检测方法,通过对2个滤光片交替工作得出的荧光信号进行加权处理,解决了单光路测量中存在交叉敏感和背景噪声的问题。     

光声光谱式甲烷气体传感器的研究

根据物体在周期性变化的光的照射下会产生声音信号的现象,提出了一种基于光声光谱理论的甲烷气体检测的方法.根据比尔-朗伯定律,经过调制的平行光束通过不同体积分数的甲烷气体时,其光强将会发生不同程度的衰减,若衰减后的光束进入光声腔,将会在光声腔内产生光声信号,通过测定光声信号的幅值来达到检测甲烷气体体积分数的目的.此方法相对于通常的光谱法,增加了把热能转换为声信号的过程,具有极高的精确性和可靠性,为设计高灵敏度瓦斯传感器的研究提供理论依据.     

基于可调F-P腔的光纤气体传感器研究

设计了一种基于可调法布里—珀罗(F-P)腔的气体体积分数测量方案:引入标准光栅作为参考,解决了F-P腔选频特性受温度影响的难题;利用谐波检测的方法提高了测量的灵敏度;可以用于多种气体体积分数的检测;最后,利用乙炔气体进行了实验验证,取得了较好的效果。     

双路参比紫外光测量SO_2体积分数的系统设计

与单路测量系统相比 ,双路参比紫外光吸收测量法具有测量准确度高和系统稳定等优点。较详细地讨论了双路系统的设计、关键参数的选择和双光路测量SO2 体积分数的数学模型     

新型光纤化学瓦斯传感器的研究

利用超分子化合物穴番A对瓦斯气体的吸附作用将引起光纤包层折射率发生相应改变,结合模式滤光检测技术,提出了一种新的瓦斯传感器检测方法.分析了这种光纤化学瓦斯传感器的工作原理、组成结构及光纤的涂层方法.针对传感系统进行瓦斯监测实验表明:这种传感器能实时准确地检测出甲烷气体体积分数,是一种简便,快速,灵敏的瓦斯检测办法.     

红外甲烷传感器直射式气室设计

针对采用反射式气室的红外甲烷传感器测量误差较大的问题,基于红外光谱吸收原理,利用非分光探测技术设计了一种新型直射式气室。该气室采用硅半导体片状红外光源、双通道红外探测器及一定长度的气室中腔,选用GaF2作为光源及探测器的视窗材料,搭配外部电路实现对CH4体积分数的监测。0～2.5%CH4体积分数范围内的测试结果表明,采用直射式气室的红外甲烷传感器最大测量误差仅为±0.05%。     

基于紫外差分算法的机动车尾气检测方法研究

应用紫外差分吸收光谱技术(DOAS)实现机动车尾气中S02和NOx的检测.对DOAS的测量原理和差分光路进行分析研究,采用多元线性回归模型和最小二乘法拟合的方法来实现DOAS技术数据处理,应用LabVIEW8.2图形化开发环境设计了机动车尾气紫外检测系统软件,实现了光谱数据的采集、显示、保存,查询等功能.通过标准气体实...     

应用TDLAS探测气体的误差分析与补偿研究

针对基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的气体体积分数检测系统,介绍了TDLAS探测气体体积分数的原理;详细分析了测量误差的影响因素;研究了将所测得的吸收谱线扣除背景谱线,对采集到的二次谐波信号采用最小二乘波形拟合的信号处理方法。这种方法可以有效地抑制噪声干扰,提高探测灵敏度。