基于光谱吸收的气体检测技术在煤矿中的应用

根据气体检测技术的发展现状,主要对气体光谱吸收技术进行了介绍。光谱吸收技术遵循比尔—朗伯定律,按照特征吸收峰波长划分,该技术可分为非色散红外光谱吸收技术和半导体激光光谱吸收技术。阐述了这两种检测技术的系统组成及原理,并分析了其在煤矿应用中的优缺点。     

基于光谱差分吸收原理的红外瓦斯检测仪

针对目前煤矿井下瓦斯浓度检测技术存在的不足,在红外光谱差分吸收检测模型的基础上设计了双波长双光路的瓦斯浓度检测仪。在实验室环境下测量不同瓦斯浓度下检测仪输出的电压值,得到二者之间的拟合曲线,对测量结果的分析可以看出,系统测量误差小于1.8%,CH4浓度检测能力较宽,满足煤矿瓦斯浓度检测的要求。     

基于光谱吸收原理的光纤甲烷传感器

提出一种基于红外吸收原理光纤甲烷传感器的检测方法,利用差分吸收法消除光源不稳定及光电器件的热零点漂移、零点漂移对测量准确度的影响。实验结果表明系统性能较为稳定,灵敏度较高,测量范围宽,重复性较好,适用于煤矿井下瓦斯检测。     

基于红外光谱吸收法的煤层气录井系统

检测钻井液中甲烷浓度是一项重要的煤层气录井工作,对现场卡准煤层位置、判断煤层厚度和评价煤层含气性及储集性能至关重要。在录井行业,检测甲烷的方法有FID氢火焰离子检测法和红外光谱吸收法,采用红外光谱吸收法的系统因整体结构简单、无需其它辅助设备等优势被广泛关注,比较适合于煤层气录井。本文阐述了煤层气录井中,使用红外光谱吸收法检测甲烷的硬件和软件,最后以现场应用效果说明了系统的实用性。     

基于近红外光谱差分吸收法的甲烷激光式检测系统研究

甲烷是导致煤矿爆炸事故的主因,取决于甲烷在空气中的爆炸极限。甲烷气体的浓度直接影响矿井作业的安全,这里提出一种新型的甲烷激光式检测系统,利用近红外光谱差分吸收技术,结合最小二乘拟合方法求出气体浓度。较传统的催化燃烧检测方式,提高了系统精确度、灵敏度、抗交叉干扰能力,能够实时在线检测甲烷气体浓度。将该系统应用于煤矿束管监测系统中,将有助于矿井安全作业,有广泛的工业应用前景。     

基于红外光谱吸收原理的红外瓦斯传感器的实验

针对目前传统瓦斯传感器的缺点，借鉴现有的红外气体分析器的设计思路，研制了基于红外光谱吸收原理的红外瓦斯传感器.它采用开腔气室结构及单光束双波长探测技术，在实验室里通过对不同浓度的甲烷气体进行测量得到了其浓度反演式.在实验测量中，当瓦斯浓度小于22%时，误差为0.1%；当瓦斯浓度超过22%时，误差小于1%.     

基于气体特征光谱吸收和谐波检测的瓦斯浓度测量技术

基于瓦斯的光谱吸收特性,采用分布反馈式半导体(DFB)激光器和性能良好的气体吸收室,利用数字锁相放大器SR830,对不同瓦斯浓度的一次及二次谐波信号进行了测量,并用LabVIEW软件分析数据.通过对实验数据的分析验证了瓦斯浓度在0～5%范围内与一、二次谐波比值有较好的线性关系,证实了二次谐波检测理论的优越性.     

基于光谱吸收的煤矿瓦斯光纤传感气体的研究

针对煤矿井下环境中的瓦斯气体,根据瓦斯气体分子在一定的波段对光有吸收特性,使光谱具有了瓦斯的特性,通过对煤矿瓦斯气体吸收光谱的分析,提出了一种光纤传感瓦斯气体及其系统。该系统以分布反馈式LD作为光源,采用InGaAs PIN作为光电探测器,通过理论分析得到二次谐波信号与气体的浓度和初始光强有关,因此检测二次谐波信号就可以获得气体浓度信息。实验表明该系统具有很高的灵敏度,传感系统的灵敏度达到10×10-6,精确度和稳定性等性能均可满足煤矿瓦斯气体检测要求。     

基于气体特征光谱吸收和谐波检测的瓦斯浓度测量技术

基于瓦斯的光谱吸收特性,采用分布反馈式半导体（DFB）激光器和性能良好的气体吸收室,利用数字锁相放大器SR830,对不同瓦斯浓度的一次及二次谐波信号进行了测量,并用LabVIEW软件分析数据.通过对实验数据的分析验证了瓦斯浓度在0~5％范围内与一、二次谐波比值有较好的线性关系,证实了二次谐波检测理论的优越性.     

基于DSP的红外差分吸收型瓦斯传感系统

针对目前传统瓦斯传感器的成本高、灵敏度低和稳定性差等问题,基于甲烷气体的近红外吸收光谱的特性,提出了运用高性能的微控制器(DSP)的方法来解决此问题,实现了对甲烷气体浓度高灵敏度、高稳定性和高精度的测量,对煤矿安全生产中的瓦斯事故预防意义重大.     

基于吸收光谱式瓦斯传感器的研究

煤矿中瓦斯气体的浓度是引起煤矿瓦斯爆炸事故的主要原因。本文利用吸收光谱检测技术进行甲烷传感器在线检测的研究,通过调整激光器的电流和温度达到气体特定的吸收光谱线,从而有效地避免其他气体造成的干扰,检测限可达到从ppm级到%的含量级。实验结果表明,基于吸收光谱式甲烷传感器可以方便,快速的检测煤矿中瓦斯浓度。     

基于光谱吸收激光式甲烷传感器

针对甲烷传感器存在的"高浓度中毒"、零点漂移、响应时间慢、受高温高湿及其他气体影响使用寿命短等缺陷,在近红外光谱控制技术日益成熟的前提下,提出了一种基于光谱吸收原理的激光式甲烷传感器,传感器能够及时、准确地检测瓦斯气体的产生源、浓度,对于煤矿安全生产有着十分重要的意义。     

基于可调谐激光检测技术的甲烷传感器

利用甲烷气体在1 653 nm附近的近红外吸收光谱,采用谐波检测的方法提出一种激光式甲烷传感器的设计理念,满足对传感器"高可靠性、高精度、高灵敏度"的需求。     

基于特征吸收光谱的甲烷气体浓度静态检测方法研究

根据甲烷气体的吸收光谱设计了井下甲烷实时检测系统。在分析甲烷气体对应的特征光谱吸收波长的基础上,采用静态傅里叶变换干涉具和线阵CCD探测器,在对干涉条纹进行傅里叶变换后得到光谱信息,从而求出各波长上的光强衰减量。通过仿真实验,计算了瓦斯浓度关于光源光强、出射光强的函数关系,选择了10mW的激光器。根据比尔-朗伯定理及浓度程长积公式,给出了甲烷浓度的表达式,检测系统的最小探测浓度为0.02%,可满足井下甲烷浓度0%～5%的范围及0.10%的精度要求。实验证明,采用傅里叶变换光谱分析法求解甲烷浓度可达到井下实时监测的要求。     

光谱吸收式甲烷气体浓度检测理论与方法

基于甲烷气体的近红外吸收光谱,研究了光谱吸收式甲烷气体浓度检测方法。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,并建立了谐波检测的数学模型,给出了甲烷气体谐波检测方案。     

基于红外吸收技术的多组分混合气体检测的研究

针对多组分混合气体的检测问题,提出了基于红外吸收技术进行探测并利用BP神经网络进行信号分析处理的检测方法。该方法采用宽带中红外光源和前端带有窄带滤光片的探测器进行气体探测,探测器输出的每路微弱电信号对应1种气体吸收波长的光波,在对此电信号放大滤波后经A/D采样送达计算机。对实验采集到的数据利用BP神经网络进行分析,能够很好的消除各组分气体之间的干扰,测量相对误差在5%以内,测量拟合曲线呈现良好的线性关系,完全能够满足多组分气体鉴别和测量的要求。     

微型红外瓦斯浓度传感器的设计

设计了一种基于微镜阵与非色散红外瓦斯气体传感原理的长光程微型红外瓦斯气体浓度传感结构,该结构在有限面积内形成可靠光路,并可通过光纤网络连接和复用技术形成准分布式检测网络。该传感器不受外界电磁干扰,不会产生传感头催化剂中毒现象,具有较高的可靠性和稳定性等优点,适合井下长期监测和应急救援极端环境使用。