于ARM9的乙炔气体浓度监测研究

为了解决基于可调谐二极管激光光谱吸收(TDLAS)技术的乙炔气体浓度监测系统的小型化、实时现场监控难的问题,采用了带MMU的ARM9处理器S3C2410.实现了乙炔气体浓度数据采集和数据处理的实时现场监控系统的设计.系统中,采用了激光的波长调制和乙炔气体的光谱吸收特性.实验结果表明,整个监控系统不仅实现了小型化设计,而且实现了智能化和实时监控,非常适合现场监控,乙炔气体浓度的测量精度可以达到10-6量级.     

基于ARM9的乙炔气体浓度监测研究

为了解决基于可调谐二极管激光光谱吸收（TDLAS）技术的乙炔气体浓度监测系统的小型化、实时现场监控难的问题,采用了带MMU的ARM9处理器S3C2410。实现了乙炔气体浓度数据采集和数据处理的实时现场监控系统的设计。系统中,采用了激光的波长调制和乙炔气体的光谱吸收特性。实验结果表明,整个监控系统不仅实现了小型化设计,而且实现了智能化和实时监控,非常适合现场监控,乙炔气体浓度的测量精度可以达到10^-6量级。     

基于TDLAS-WMS的近红外痕量CH_4气体传感器

为了对煤矿CH4气体进行实时监测,基于混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,采用中心波长为1.65μm的分布反馈(DFB)激光器,设计并研制出痕量CH4气体传感器。利用自主设计的DFB激光器温度控制器,通过调节激光器工作温度,进而使其发光光谱扫描CH4气体的吸收跃迁谱线。同时利用WMS检测技术将待测信号频率移至高频区,减小1/f噪声。利用该痕量CH4气体传感器,在被测气体体积分数为(0~106)×10-6的范围内,对二次谐波信号进行了提取。测试结果显示:在(0~106)×10-6范围内相对测量误差小于7%,检测下限为11×10-6。同时,研究人员可以通过更换其他波长的激光器,实现对其他气体的检测。     

采用光声光谱技术检测乙炔气体的研究

气体光声光谱检测技术灵敏度高,不消耗被测气体,能够很好地检测变压器油中溶解的微弱气体.乙炔是变压器产生的微弱气体之一,为了检测乙炔气体,构建了用以检测该气体的实验装置.利用该装置,对外腔可调谐半导体激光器的辐射特性进行了分析;深入分析光声池的品质因数和频率响应;在低气体体积分数、低激光功率条件下,得到了光声信号与气体体积分数、激光功率间的关系.     

基于中红外光谱技术的非接触式气体识别电子鼻系统

为了对混合气体进行非接触式识别,基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制光谱(TDLAS—WMS)技术,采用激射波长为中红外的可调谐分布反馈式量子级联激光器(DFB—QCL),设计并研制了可对被测混合气体进行实时、非接触识别的电子鼻系统。该系统采用主成分分析(PCA)和反向传播(BP)混合神经网络模式,通过LabVIEW对气体"指纹信息"数据库进行分析。实验结果表明:该系统可以区分成分为一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、二氧化氮(NO2)和乙烯(C2H4)的混合气体,为混合气体非接触式识别提供了一种便利方法。     

波长调制技术在掺铒光纤腔内吸收气体传感中的应用

在掺铒光纤腔内吸收气体传感系统进行气体检测时,由于受到放大自发辐射噪声、标准具效应等因素影响,气体浓度检测信号强度和检测浓度极限受到了很大的限制。为了解决上述问题,将广泛应用于可调谐二极管激光器吸收光谱的波长调制技术应用到掺铒光纤腔内吸收传感系统,利用实验分析了二次谐波信噪比与泵浦驱动电流、调制频率以及调制深度的关系,从理论上分析推导的最佳波长调制深度也与实验得到的调制深度非常吻合。采用波长调制技术得到气体传感系统的检测浓度极限为140×10-6。     

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。     

基于TDLAS技术气体浓度测量的快速拟合方法

基于可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术的气体浓度测量系统通常以吸收光谱的归一化二次谐波信号反演气体浓度。然而以常用的数字锁相技术提取归一化二次谐波信号的方法消耗资源多、计算量大。为简化计算量,一种基于广义级数展开快速拟合的方法被提出,首先测量激光器的入射平均光强,结合光强调制系数计算线型函数及其平方项的傅里叶展开系数,即可拟合出归一化二次谐波信号。构建了CO2气体吸收光谱检测实验,实验测试及仿真计算结果表明采用本文方法拟合的结果与通过数字锁相技术实测的信号之间最大相对误差仅为2‰,计算消耗的时间却远小于后者,简化了系统资源,有利于TDLAS技术气体浓度测量系统的小型化、数字化。     

基于TDLAS测量二氧化碳动态浓度与温度

可调谐激光二极管吸收光谱学（TDLAS）技术测量燃烧过程相关分子（CO2、NOx等）参数的原理是基于比尔-朗伯（Beer，Lambert）定律，即通过被测气体的入射光强与经被测气体吸收后的出射光强的比值与气体浓度、温度等存在特定的数学关系。文章描述仅用一个TDL同时测量CO2分子浓度和温度的原理与系统实现方案。     

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。     

基于激光气体分析的矿井火灾预警装置

分析了半导体激光吸收光谱技术监测气体浓度的基本原理,根据采空区煤自然发火的特征,采用气体分析法设计了一种基于激光气体分析的矿井火灾预警系统。依据煤自燃过程中各阶段释放标志性气体不同的特点,以及采空区三带静态分布的理论,给出了定性和定量判断采空区煤自然发火状况的判定方法,为矿井安全奠定了基础。     

在线激光乙炔分析仪在醋酸乙烯合成中的应用

本文介绍了以乙炔和醋酸为原料生产醋酸乙烯合成工艺中进行乙炔在线分析的重要性和传统检测方法的不足。在基于TDLAS技术基本原理的基础上,阐述了激光分析仪的性能特点和系统结构,以及在醋酸乙烯合成装置中乙炔在线检测应用中的优势。实际的应用结果表明,基于TDLAS技术的激光在线气体分析仪可以满足醋酸乙烯合成装置中乙炔浓度检测的应用要求。     

锁相放大技术在光学式甲烷气体传感器中的应用

设计了一种基于近红外可调谐半导体激光吸收光谱的光学式甲烷气体传感器,传感器针对甲烷气体位于1653.722nm处的吸收谱线,应用锁相放大技术提取微弱的一次谐波幅度信号,实现对气体浓度的测量。重点分析了在光学式甲烷气体传感器中应用锁相放大的原理及关键技术。结果表明该传感器响应时间为10s,测量精度可达0.02%VOL。     

基于TDLAS的二氧化碳检测技术综述

精确检测CO_(2)气体浓度、控制CO_(2)气体排放是治理大气温室效应过程中最重要的部分。可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)因具有高灵敏度和高可靠性的特点,广泛应用于在线监测、微量气体检测等方面。分析了TDLAS测量气体浓度的基本原理,重点介绍了直接吸收法和波长调制法并比较了两种方法的优缺点,随后介绍了近几十年来国内外应用TDLAS技术在气体检测方面取得的研究进展。最后总结了基于TDLAS的二氧化碳气体检测技术,并对其未来应用进行了展望。     

基于可调谐激光光谱的气体传感系统的研究

为了准确快速的检测气体浓度,基于可调谐激光吸收光谱法,设计了一套气体传感系统.研制了带有光纤准直的透射式光学传感气室,采用半导体激光器作为光源,气体的吸收光谱信号由光电探测器接收,经锁相放大器检测出谐波信号,用二次谐波和一次谐波的比值来获得气体的浓度,消除了光强波动、粉尘及视窗污染的影响.实验表明,二次谐波和一次谐波的比值与气体浓度值之间的线性相关度可达0.9944,可以准确获得气体的浓度信息.