采用VCSEL激光光源的TDLAS甲烷检测系统的研制

相比于使用DFB边发射激光器,采用VCSEL激光器作为检测光源的TDLAS激光气体检测系统,具有功耗低的优点。针对低功率下的TDLAS气体检测信号特点,结合VCSEL激光光源调制特性,自主开发了VCSEL激光器驱动模块、信号采集及处理模块,采用波长调制光谱(WMS)技术研制出了一套低功率甲烷(CH4)气体检测系统。选择了1653.7 nm附近CH4分子的吸收峰作为吸收谱线,采用锁相放大器提取二次谐波(2f)信号。实验研究了不同浓度的CH4检测的响应情况,记录2f信号的峰峰值并进行线性拟合,线性度为0.999 8。该检测系统在50~500 ppmv范围内,检测精度优于10%,检测下限为10 ppmv。对250 ppmv的CH4持续检测10 h,数值波动小于±2.4%。引入Allan偏差分析,初始积分时间为1 s时,Allan偏差为9.9 ppmv;积分时间达到359 s时,Allan偏差为0.06 ppmv,表征了系统良好的稳定度。     

采用LPC 55S69的CO激光气体检测无线传输系统的研制

CO气体作为一种还原剂在工业冶金等场景中广泛应用,对于CO的检测在工业生产、大气监测、中毒预警中是十分重要的。TDLAS技术能够高效准确地检测特定气体浓度,基于TDLAS技术的CO气体检测相较于传统检测方法优势明显。本设计采用LPC55S69作为主控,VCSEL激光器作为核心光源实现TDLAS的CO气体检测。随着检测环境越加复杂,基于现场检测的方法局限性越来越大,本设计还根据需要,设计了检测数据无线加密传输方式。LPC55S69采用128位AES-ECB算法实现数据加密,并通过WIFI(ESP8266)将数据上传至PC端,PC端进行解密后得到待测气体浓度信息。该方法实现的远程数据加密传输大大扩宽了TDLAS型CO气体检测的应用范围并且保证了数据传输的安全性。     

一种新型集装箱吊具结构的研究

该文通过介绍一种新型的港口岸桥吊臂结构以及与之配套的集装箱结构,解决了当下集装箱吊运过程中的对位环节难度高的问题,并且提出了一种转换结构,在提高对位环节容错率的基础上,降低了海风对岸桥整体的影响。并且对该结构的尺寸关系和受力情况作了简要的说明,最后利用3D打印技术制作出该结构的模型,完成实验。该结构可以降低吊臂与集装箱对位环节自动化的门槛,为港口作业实现全面自动化提供了另一种解决办法。     

用于人体呼气检测中CH4气体检测的激光器温控系统设计

人体呼气检测是一种便捷有效的临床诊断手段,通过检测人体呼出气体中CH₄浓度能够实现消化科、内分泌科等领域的疾病的无损检测。使用TDLAS技术进行人体呼气检测是一种精确、便捷的检测方法。针对TDLAS型CH₄气体检测系统,本文设计了基于FPGA的激光器温控系统。系统选用XC6SLX25为主控芯片,主控制器通过模数转换芯片AD7691实时获取激光器的温度,将实际温度与设定温度进行数字PID运算后,改变数模转换电路输出的电压控制TEC驱动芯片AND8835实现对激光器温度的控制。经过试验测试,该温控系统可以高效、精确、快速的对激光器进行温度控制,控温精度达到±0.01℃。     

DSP主控型CO和CH4双路激光气体检测数据采集系统研制

通过精确检测CO和CH4两种气体浓度,对于煤矿企业安全生产和工业过程控制具有重要意义,TDLAS技术是一种实时高精度的气体检测方式,可用于CO和CH4双路气体检测.针对TDLAS型CO和CH4双路气体检测系统,本文设计了一种DSP型双路数据采集系统.激光信号被CO和CH4选频吸收后,光电二极管FD10D将光信号转换为电流信号,微弱电流信号经OPA2387搭建的前置放大电路转换为电压信号,由ADC芯片ADS8330进行数据采集,回传至DSP主控芯片TMS320C6748,处理完成的数据存储至FLASH芯片M25P16,最后将数据实时上传至上位机.经过测试,该系统可以稳定、准确地进行数据采集,并且适配于其他TDLAS型双路气体检测系统.