基于激光吸收光谱多点瓦斯监测技术的研究

研究了可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术在煤矿多点瓦斯监测中的应用.分析讨论了基于光谱吸收原理的多点瓦斯实时监测系统的设计方案,TDLAS技术、分布式光纤传感技术和时分复用的信号检测技术相结合,实现多点气体浓度的光学传感.提出了在光路中嵌入标定池的方法来反演浓度.通过不同浓度的瓦斯气体对系统性能进行了测试,检测限低于60×10-6.研究表明系统方案可行,该技术具有实时、连续、非接触快速检测的特点,能够满足矿井瓦斯多点安全监测要求.关键诃: 激光吸收光谱;光纤传感技术;瓦斯;时分复用     

基于光纤光栅的差分式甲烷气体传感系统研究

根据甲烷分子的光谱吸收特性,研究设计了一套基于差分吸收技术的光纤传感系统.系统以发光二极管(LED)为光源,折返式吸收池作为气室,利用光纤光栅的窄带滤波特性,用双光路实现了差分吸收检测.分析和实验表明,该系统具有可行性,可用于煤矿、天然气站等领域进行远距离气体含量的实时监测.     

光纤瓦斯气体检测系统中光源的驱动电路分析

全光纤光谱吸收式煤矿瓦斯气体检测系统通过在近红外波段对瓦斯气体吸收光谱分析，利用光谱吸收法实现了煤矿瓦斯浓度测量。本系统采用分布反馈式半导体激光器DFB（Distributed Feed Back）作为系统光源，由于DFB激光器的光强和中心波长与注入的电流和结温有关，因此为了保证光源的稳定性并能实现中心波长的调制，系统采用电流可调的恒流源作为光源的基础驱动，同时采用温度控制电路调节光源的结温，实现对光源中心波长的调节和光源的稳定性控制。由于检测信号很弱，为了消除光源的干扰噪声，提高系统的监测灵敏度，系统采用调制吸收系数法测量气体浓度，通过锯齿波对光源的频率进行调制，实现对气体吸收系数的调制。本文给出了DFB激光器的驱动、温度控制和调制电路，试验证明该电路能满足瓦斯监测系统在煤矿现场的应用要求。     

基于光谱吸收原理光纤甲烷传感器实验分析与研究

光纤气体传感器是一种新型传感器,从光纤链路损耗实验、光源驱动和锁相放大电路输出波形实验、甲烷气体吸收实验等3个方面对甲烷气体传感器性能进行了分析和测试。实验结果表明基于光谱吸收原理的光纤甲烷传感器系统性能较为稳定,灵敏度较高,测量范围宽,重复性较好,因此该传感器适合于煤矿井下瓦斯检测,满足各种要求。     

利用激光吸收光谱法测量煤矿瓦斯气体的研究

介绍了可调谐二极管激光吸收光谱法测量煤矿瓦斯气体的基本原理 ,给出了测量系统的结构框图。该方法是利用可调谐二极管发出激光 ,经准直后 ,再经过一段距离的传输 ,由望远镜来接受 ,在传输中 ,由于瓦斯气体分子对光在一定波段有吸收特性 ,使光谱反映了瓦斯的特性。通过与光源发出的光进行比较 ,反演瓦斯气体在矿井中的浓度。该方法克服了传统方法如气相色谱法实时性差的缺点 ,实现了完全非接触在线自动监测 ,真实反映矿井瓦斯的浓度。     

光纤瓦斯多点传感系统的设计

差分吸收法是基于近红外光谱吸收、远距离监测气体浓度的重要方法.采用双波长差分检测法,选取1 653.7 nm作为甲烷气体的吸收峰,1 652 nm作为参考波长,设计了一种新型远距离多点测量的光纤瓦斯传感系统,可以对甲烷气体浓度进行实时检测.通过对光路链路损耗的预算及吸收系数的计算,综合考虑气室结构和数字信号处理电路等影响系统性能的重要因素,从理论上论证了该方案的可行性.系统的稳定性及测试灵敏度需通过实验验证,仍有较大的提高空间,同时也可用于实现其他气体浓度的监测和远程监控.     

光谱吸收光纤气体传感技术探讨

简述了光纤气体传感器的基本特性.介绍了几种光谱吸收光纤气体传感的方法.详细阐述了各种传感原理.分析了影响光谱吸收光纤气体传感精度的因素.     

基于CAN总线煤矿瓦斯智能节点的研究与设计

煤矿瓦斯气体监测的系统是保证煤矿生产安全的必备设备。分析国内外煤矿瓦斯气体监测系统特．羔．提出基于CAN总线煤矿瓦斯气体监测的网络系统。着重介绍以P80C592单片机作为CAN总线煤矿瓦斯智能节点．研究设计CAN总线通信接口电路、MAX306数据采集电路以及相应的软件设计等。通过研究设计表明智能节点具有简单明了、体积小、性能高、成本低廉、抗干扰能力强等特点,能够满足煤矿瓦斯气体监测的网络系统要求。     

光纤甲烷温度双参数检测系统的研究

温度影响可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)式气体监测的准确性,研究了一种甲烷、温度同时检测的系统,两种参数互相校正,提高了气体监测的准确性,同时也提高了温度的检测精度。系统采用1653.7 nm中心波长的分布反馈(DFB)半导体激光器,采用锯齿波调制激光器使其波长扫描,同时扫描出光纤布拉格光栅(FBG)波长以及气体吸收强度,从而可以测出温度和甲烷两个检测量。温度检测可以校正由于温度变化引起的气体检测误差,同时,气体吸收线位置又可以为FBG进行准确的波长定位,使得温度检测精度更高。这种温度、甲烷双参数检测系统更加稳定可靠,更适合应用于煤矿开采和瓦斯抽采等领域。     

多通道多气体光纤传感技术的研究

基于气体的近红外吸收机理,研究了一种可以检测多种气体的光纤传感器.根据被测气体的吸收峰对应波长选择不同的分布反馈式半导体激光器为光源.采用光纤多通道同时测量,配以独特设计的气室探头,可用于煤矿等恶劣环境.对甲烷和一氧化碳气体浓度的检测实验表明,该系统具有较高的灵敏度、精度、稳定性.     

激光光声光谱法测量煤矿瓦斯气体的研究

介绍了使用近红外激光二极管激光光声光谱测量煤矿瓦斯气体的基本原理,给出了测量系统的结构框图,该方法是利用近红外激光二极管作为光源,通过光纤耦合输出接入共振式光声池,微音器检出的光声信号由计算机完成数据分析,可实现安全非接触在线自动检测,真实反映矿井瓦斯的浓度。     

基于微环腔型光滤波器的新型气体传感器研究

基于微环腔型光学滤波是一项正在发展中的新型气体传感技术,在工业生产、环境保护和医学等领域具有广阔的应用前景.利用微环状波导腔构成气室的吸收光谱型气体传感器具有结构紧凑、波长选择性良好等优点.通过气体吸收光谱及微环腔特性的计算和分析,对基于微环腔型光滤波器的新型气体检测传感系统的设计进行了研究和探索,分析了微环尺寸与其谐振波长、自由光谱范围之间的关系.     

Fiber Methane Gas Sensor and Its Application in Methane Outburst Prediction in Coal Mine

Fiber optic methane gas detecting system based on distributed feedback （DFB） laser wavelength scanning technique is demonstrated. Wavelength scan of methane absorption peak at 1665.9 nm is realized by saw tooth modulation of current which is injected to DFB laser. A reference methane gas cell is used to find the methane absorption peak around 1666 nm, and normalization is used to reduce the outside affection such as power drift, fiber loss. Concentration is got by arithmetic processing absorption coefficient of the methane gas. In-situ test is carried out in coal mine and long time precision of 0.05% is achieved. Some spot data of coal mine is introduced. By the system, methane outburst can be measured.     

基于自适应随机共振的瓦斯检测方法研究

在煤矿井下较复杂的环境下,针对传统检测瓦斯气体的方法检测精度低,抗干扰能力差等问题,提出了一种将声表面波技术和随机共振技术结合的方法,运用到井下瓦斯气体浓度检测中.利用声表面波瓦斯气体传感器获取井下瓦斯信息,随后将检测到的信息送入随机共振装置,并通过改进的自适应随机共振算法最终实现对瓦斯气体的检测.仿真实验结果表明,该方法能获得较真实准确的瓦斯浓度信息,降低了井下噪声对瓦斯检测的影响,提高了系统的抗干扰能力.     

基于光声光谱法的光纤气体传感器研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号 ,讨论了光纤中光波的相位变化与光声信号的关系。设计了光学长程结构 ,有效增加了对光功率的吸收。用染料激光器作光源对SO2气体浓度进行测量。实验表明 ,最低检测灵敏度可达 1 2× 10 -10 。由于采用光谱技术与光纤技术相结合 ,使研制的传感器具有较高的灵敏度 ,信号的传输通道具有强的抗电磁干扰及防燃防爆能力。气体探头体积小 ,响应速度较快。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求     

应用混沌理论对煤矿瓦斯浓度预测

利用混沌时间序列短期可以预测的特点,构建煤矿瓦斯浓度预测模型,重构煤矿瓦斯浓度相空间,采用改进的C-C算法确定相空间时延t和相空间嵌入维数m。然后在重构相空间中,运用加权一阶局域法构建煤矿瓦斯浓度的预测模型,进行煤矿瓦斯浓度预测。