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。     

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。     

基于分布反馈式半导体激光器的光纤甲烷传感器

简介了一种基于分布反馈式半导体激光器(DFBLD)的光纤甲烷气体传感器,在甲烷气体光谱吸收的基础上,利用差分吸收技术,实现瓦斯浓度在线检测.还介绍了DFBLD工作原理,给出了初步的实验性设想.对此光纤甲烷气体传感器只要稍加改进或换上其它附件,即可测量其它多种气体的浓度,在气体浓度测量领域,具有很好的应用前景.     

平衡式探测器在吸收光谱导数检测中的应用

常规的光谱吸收式气体检测系统采用调制激光器驱动电流的方式来实现对发射波长的调制,再使用锁相放大器提取由此产生的被测气体吸收光谱的某一谐波分量,并对其进行回归分析以获得气体浓度值。在信号检测的过程中,由于激光器强度调制现象的作用,使目标谐波分量与其邻频谐波分量相互混叠,增大了后续的数字信号处理过程的难度。为了消除光强度调制效应的影响,将光纤延迟线和平衡放大式光电探测器配合使用,构造出气体吸收光谱的一阶导数信号,并以此取代波长调制光谱技术中的谐波信号实现对气体浓度的标定。在室温常压条件下,利用该方法测量了被氮气稀释的若干甲烷气体样本,取得的理论检测限为5.1 ppm。     

基于谐波检测技术的光纤甲烷气体传感器的研究

基于甲烷气体的近红外吸收光谱，研究了一种高灵敏度光谱吸收型光纤甲烷气体传感器。采用DFBLD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和变化所引起的检测误差。建立了谐波检测的数学模型，给出了甲烷气体的测量结果。     

波长调制光谱（WMS）谐波信号分析与仿真

概述了采用波长调制光谱（WMS）技术进行痕量气体浓度测量的基本原理,对强度调制和频率调制结合的信号（IM-FM）模型进行了理论描述,对谐波信号随归一化调制振幅变化和信号对称性进行了重点分析以说明强度调制的影响。利用MATLAB软件,对甲烷在6046.9647cm-1处的吸收线进行仿真,以验证理论分析的正确性。     

瓦斯多通道光纤传感器解调电路的设计

瓦斯多通道光纤传感器是一种基于可调谐半导体激光光谱吸收技术原理,结合谐波检测和波长调制技术对气体的浓度进行测量的检测系统,具有较高的灵敏度.但由于各通道光信号传输距离不同以及电路自身延迟会导致未知的相位差,给信号的处理带来困难.设计了一种基于模拟乘法器MLTD4的解调电路,并对相距为1.5Km的两个通道进行试验.结果表明,该电路可以准确提取被测信号中包含气体浓度信息的二次谐波分量,消除了未知的相位差,方便了信号的处理,并且提高了系统的稳定性.     

锁相放大技术在光谱吸收式甲烷传感器中的设计应用

针对光谱吸收式CH4气体传感器的微弱信号检测问题,设计了一种基于平衡调制解调芯片AD630的微弱信号检测电路,重点介绍了锁相放大技术测量的基本原理,并给出相应的硬件电路,实验结果表明：该传感器响应时间为12s,测量精度可达0.03％VOL,该电路误差小、性能稳定,能够满足整体性能要求,达到了预定的设计效果.     

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.     

差动吸收式光纤气体传感器研究

本文基于甲烷和乙炔气体的光谱吸收特性,设计了一种差动吸收式光纤气体监测仪。根据被测气体的吸收峰值波长选择LED作为光源。采用不同频率的光源驱动电路实现多种气体浓度的同时检测。为保证测量精度,采用测量信号与参考信号的比值作为输出信号,以及相敏检测技术。对甲烷和乙炔气体浓度的检测实验表明,该系统具有较好的检测灵敏度和测量精度。该系统稍加改变结构参数,也可测量其它气体的浓度。     

光传感器中劣化绝缘子非接触式检测技术研究

传统的检测技术在检测光传感器中的劣化绝缘子时,检测范围小,成本高,且工作人员必须要直接接触传感器。为了解决上述问题,提出了一种新的光传感器中劣化绝缘子检测技术。利用驱动控制电机、LD光源、调节电路、光学传感头和电源设定检测通道,通过光纤自动判断绝缘子串的空间分布特性,将分析数据与数据库中的标准数据进行对比,得到检测结果。为验证所提检测技术的工作效果,与传统技术进行实验对比,结果表明,运用所提技术对劣化绝缘子进行检测时,检测成本远低于传统方法,说明该技术能够实现非接触式检测,检测范围广,成本低,对于保障电网安全运行有重要的意义。     

激光器电压调制驱动与锁相放大电路的研究

为解决光频漂移对气体浓度检测的影响,根据分布反馈式半导体激光器的波长可调制特性,设计了一种激光器电压调制驱动与锁相放大电路。该电路的电压调制驱动电路输出波形是2 Hz的锯齿波和2 kHz的方波的叠加,其中:2 Hz的锯齿波使激光器的中心波长缓慢扫过气体吸收中心线,确保气体吸收光强;2 kHz的方波一方面对激光器的波长进行二次微量调节,另一方面作为谐波检测的同步信号。锁相放大电路则对不受激光器波长漂移的激光调制信号3次谐波进行锁相放大。Matlab仿真结果表明,该电路的输出与模拟气体浓度吸收光强函数的幅值成比例,同时证实了检测3次谐波的可行性。     

智能测井流速传感器的研制

阐述了采用应变式不锈钢膜片设计智能测井流速传感器的原理、结构设计、信号放大电路、电压／频率变换电路、电源载波调制电路的设计原理和工作特点,提出了一套智能化油井注入液体流速检测方案。实验结果表明,该技术方案可行,并展望了在石油生产中的应用和发展前景。     

双光路光纤液位测量系统的研制

介绍了一种用于光纤液位传感器的电路测量系统。根据光纤光强调制的特点,设计了一种采用LD激光器以及能够进行对称补偿的双光路接收电路,消除了外界环境非测量因素的干扰。经现场试验,得到了理想的测量结果,证明可用于石化工业等危险环境的液位高效在线连续测量。     

红外甲烷传感器非线性动态补偿的研究

红外甲烷传感器作为瓦斯监测主要传感器之一,非线性动态影响到它的测量准确度和测量范围,不利于安全生产.针对这一问题,采用最小二乘支持向量机非线性动态方法对传感器进行补偿,并对算法予以改进.通过仿真实验加以比较,实验结果表明:基于改进最小二乘支持向量机非线性动态补偿,传感器测量准确性和测量范围大大提高,对促进安全生产有积极...     

基于厚膜技术的瓦斯体积分数检测系统

研制一种基于厚膜技术的瓦斯体积分数传感器阵列,阐述了该传感器阵列的制作工艺和方法。设计出一种具有与该传感器阵列相适应的高检测灵敏度信号处理电路,该电路将实时采集到的数据通过串口发送到PC机,PC机数据采集界面可实现对单片机的控制,在任一时刻可选通一路传感器工作并能实时显示瓦斯体积分数,当体积分数超出一定警戒值时能够报警提示用户。     

基于FPGA的高速物体测速系统设计

目前对高速运动物体常用的测速方法基本上都要用到传感器,由于传感器的本身动作延迟大多在微秒量级,在物体高速运动情况下所测速度的误差必然比较大,因此传统的测速方法达不到应用要求;笔者设计了一种基于FPGA的高速物体测速系统,避免使用传感器,使系统的总体误差减小到0.00828%左右;该速度测量系统设计,以QuartusⅡ为软件平台,采用模块化设计并通过数码管驱动电路动态显示最终结果;该测速系统具有精度高、外围电路少、集成度高、可靠性强等特点。     

基于光纤传感器的多通道油位测量系统

本文介绍一种利用光纤传感器组成的多罐体油位测量系统，它利用油面对光纤入射光的反射原理实现对油位的测量，并使用频分复用技术分别取出多个传感器的输出信号，并同时可以增大测量的安全区域。文中详细论述了油位信息检测、处理电路的原理，给出了整体电路设计框图和软件流程。实验结果表明，系统油位测量范围为20cm～200cm，测量精度可达1％。     

基于DS18B20组网测温的研究

随着现代信息技术的飞速发展，能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。简单介绍了DALLAS公司推出的DS18B20数字式温度传感器的特点及其内部结构，对其组网的原理进行了分析。给出了适用于2～8个传感器组网的软硬件构成方法。该温度传感器的接口电路简单、可靠，可满足工业、农业及日常生活多点测温的需求。