用于气体差分检测的微弱信号处理电路的研究

为了提高气体差分传感系统的信噪比,基于微弱信号的相关检测原理,设计了以锁相放大器为核心的微弱信号处理电路。实验表明:电路输出电压与检测气体体积分数呈线性关系,电路对气体体积分数的检测极限为150×10-6,检测系统对检测气体体积分数的误差为1%,具有较好的重复性及选择性。     

基于光声光谱的变压器油中溶解气体监测系统

油中溶解气体分析技术可有效发现变压器的潜在故障,设计的基于气体光声光谱检测原理的变压器油中溶解气体检测系统,可对溶解于变压器绝缘油中的CO和CO2的体积分数进行检测.系统采用红外光源,窄带滤光片,小体积非共振式光声池与驻极体麦克风进行测量,其中斩波器的调制频率为15Hz,其对CO体积分数测量的极限灵敏度为3 ×10-6,对CO2的体积分数测量的极限灵敏度为10×10-6.该系统在满足变压器油中溶解气体分析与判断导则的同时,拓展了变压器油中溶解气体的测量手段,对维护变压器安全运行具有积极意义.     

基于纳米分子筛敏感膜类神经毒气传感器

研究了ZSM5分子筛膜对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂的敏感特性,并结合高灵敏的石英谐振微天平(QCM)研制了甲基磷酸二甲脂气体传感器。测试甲基磷酸二甲脂气体的体积分数分别为10-6,5×10-6,20×10-6的气体。研究表明:基于ZSM5纳米分子筛膜的传感器的检测灵敏度高,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的检测灵敏度为60Hz/10-6,比半致死浓时积低;传感器的响应与脱附时间较快,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的响应与脱附时间均为100s;对同体积分数丙酮气体进行了频率响应测试,对传感器的选择性进行验证。还研究了ZSM5分子筛对甲基磷酸二甲脂气体的脱附再生条件,发现经过200℃脱附,分子筛的再生能力可以得到较好的恢复.     

非共振光声CO_2气体检测系统

非共振光声红外气体检测系统结构简单、成本低,有很好的应用前景。设计和制备了基于MEMS电调制光源、驻极体麦克风和单腔室及双腔室非共振光声探测器的气体检测系统。根据系统的频率响应特性选择了最佳的光源调制频率,并对不同体积分数的CO2气体进行了测试。相对于传统的单腔室结构,设计的双腔室结构有效提高了系统的响应信号幅值,并降低了气体检测限,单腔室系统的检测限约为7.2×10-6,双腔室系统的检测限约为2.1×10-6。     

测量甲烷体积分数的高灵敏度光纤传感器研究

基于气体的红外吸收原理,研究了一种能在复杂环境下测量甲烷气体体积分数的新方法.这种方法可以有效地减小由于光源的不稳定、环境的变化而引起的测量误差.在这种测量方法中设计了一条参考测量光路,此参考测量光路和测量光路同时随环境的变化而变化,通过对待测量气体光路与参考气体测量光路作对比而得出较为准确的待测甲烷气体体积分数.     

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...     

基于气体传感器的变压器在线DGA系统的研究

设计的在线溶解气体分析（DGA）系统采用高分子膜提取油中溶解气体,利用气体传感器对气体体积分数进行检测,使用无线通信模块将气体体积分数信息传输到主控室的计算机上。与离线色谱相比,在气体体积分数测量范围为（4～200）×10^-6,对H2测量最大绝对误差为2×10^-6,对cO测量在（100～2000）×10“的最大绝对误差为30×10^-6,可以达到对变压器油中溶解气体进行在线监测分析的要求。     

光纤乙炔气体检测系统的研究

基于乙炔气体的光谱吸收特性,提出了一种带有参考通道的光纤乙炔气体在线实时检测系统。为了消除被测气体以外的其它随机因素的影响,在设计过程中采用了双光源、双光路、双气室结构。论述了运用双波长补偿法来克服系统中存在的光路扰动、解决系统不稳定问题、提高测量准确度的原理。给出了该光纤乙炔气体测量系统的实验结果。     

烟气组分体积分数自适应传感技术的研究

工业生产所排放的烟气是主要的大气污染源,对其所含污染源气体(SO2,NOx等)体积分数进行实时连续监测具有重要的意义。研制的实时连续监测系统采用了紫外差分吸收光谱法对烟气组分体积分数进行测量。为使现场光路调整更加方便,设计了单边插入式四自由度调整探头,有效地提高光耦合效率。研究了光谱自适应算法,根据所接收到的光谱强度,自动调整光谱仪积分时间,延长了光源的使用寿命;实时监测光谱谱线的漂移并进行自动调整,提高了长期测量的稳定性。将所研制的烟气组分探头进行了现场应用实验,SO2,NOx的体积分数测量误差小于±2%。     

基于13X型沸石分子筛的类神经毒气传感器

研制了基于13X型分子筛阻抗型气体传感器,探测了神经类毒气沙林的相似物甲基磷酸二甲脂(DMMP)。通过交流电压对传感器进行激励,得到其交流阻抗谱的变化,从而实现对不同体积分数DMMP的检测。对0.2×10-6,0.4×10-6和1×10-6DMMP气体分别进行了检测,在1×10-6时(频率为0.01 Hz)电阻的相对变化可达13.2%;同时,分别采用13X型和Cu-β型分子筛作为敏感膜对1×10-6DMMP,100×10-6CO2和饱和蒸汽压下的乙醇气体进行了选择性比较实验。实验表明:基于13X型分子筛膜传感器对DMMP的探测有较好的灵敏度和选择性。     

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STM32和FPGA的激光甲烷检测系统设计

为了开发小型化的实用激光甲烷检测系统,设计了基于STM32单片机和FPGA的系统方案。FPGA实现系统中正交矢量锁相放大器和激光器调制驱动信号的产生。STM32负责半导体激光器温度控制,气体体积分数计算,通信接口等功能。设计的激光甲烷检测系统对4种标准甲烷气体进行了实际测试,在10%量程范围内示值误差不超过±0.2%。此方案可以作为激光气体检测系统的通用平台,实现对其他气体的测量。     

MEMS红外光源及应用

针对传统红外光源需要另加调制部件,使得传感体系价高和笨重的不足,利用微电子工艺研制了一种用于便携式非扩散红外气体传感器的电调制红外光源,并对其辐射特性进行了测试。将光源应用于自行搭建的小型红外吸收气体传感系统中,对不同气体体积分数的CO2和SO2气体进行探测,测量精度分别达到20×10-6和50×10-6气体体积分数。重复测量偏差在10%之内,且光源辐射性能稳定,可用于多组分气体探测。     

吸收式光纤气体传感器的研究

提出了一种通过波长扫描来检测C2H4 和H2S混合气体的体积分数的新方法。采用超发光二极管作为光源, 2个检测通道共用 1根光纤,通过光源调制实现气体的体积分数的谐波检测技术。该系统最小可探测气体的体积分数约为 10-4, 移植性好,对大多数气体均适用。     

基于SnO_2传感器对液化石油气的动态检测

采用SnO2 传感器对家用液化石油气进行动态检测。介绍了整套实验装置及具体的实验操作过程;对实验结果进行分析,表明动态检测方法可以明显地提高SnO2 传感器的选择性,检测下限为10-7 mol/L,检测上限为 5×10-6 mol/L,检测准确度为 0. 2×10-7 mol/L。     

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。     

基于红外传感器的CO_2测量装置

根据Beer-Lambert定理和红外吸收原理,研究了红外传感器的工作原理,设计了一种CO2气体体积分数测量装置。简要说明了整个装置的架构,硬件设计和软件程序设计。并利用Matlab对体积分数在0%～20%之间的测量数据进行了拟合,相关系数在0.98以上。该测量装置可对CO2体积分数进行实时准确的测量,稳定性好、体积小。     

基于非线性误差修正的智能水质检测仪的研制

根据光度法原理,设计了一种高精度的智能化水质检侧仪,阐述了智能化水质检测仪的硬件、软件组成,对软件上的数据处理关键技术进行了详细的分析,采用单色LED发出特定波长的光,实现对水质参数的测量,通过分析测量过程中的主要误差干扰,提出滤除干扰和修正误差的方法.通过分析吸光度和溶液浓度的函数关系,采用曲线拟合技术建立两者之间的数学模型;实际应用表明,本仪器具有调试简单快速、测量精度高和可靠性高等特点,具有良好的应用前景.