基于差分后谐波检测的瓦斯浓度传感器研究

介绍了瓦斯浓度传感器系统的基本原理,提出了基于差分后谐波检测的瓦斯浓度检测模型,建立了瓦斯浓度传感器数学模型,设计了传感器系统结构,并对传感器进行了实验研究。差分后谐波检测模型利用参考光路与检测光路光强的差分消去一次谐波分量,对差分后的信号再进行二次谐波检测,最后检测二次谐波与一次谐波的比值得出气体浓度。在气室中利用起...     

甲烷气体检测系统的设计

甲烷是易燃易爆气体,是重要的工业原料和日常生活的燃气,同时也是温室效应最主要的气体之一,快速、实时检测甲烷的产生和泄漏及其体积分数具有十分重要的意义。将吸收式光纤传感技术、差分检测技术及计算机数据处理技术相结合,设计了时间双光路差分气体在线检测系统,可对气体体积分数进行实时在线连续检测。灵巧的波长切换机构,用低廉的LED作光源的时间双光路差分检测系统就可以实现甲烷气体的差分体积分数测量。以具有强大软件开发能力的V isual C++6.0为工具,基于用户界面设计出该监测系统的实时动态监控软件,实现了气体的实时在线检测。本系统的测量范围为0~25%,分辨力为50×10-6,并且测量灵敏度可调,最小灵敏度为142.35×10-6。     

时间双光路SO_2荧光检测法的研究

烟气中SO2气体体积分数的检测一直是人们关心的热点问题,在深入分析SO2的荧光检测机理的基础上,提出了一种新型的时间双光路SO2荧光检测方法,通过对2个滤光片交替工作得出的荧光信号进行加权处理,解决了单光路测量中存在交叉敏感和背景噪声的问题。     

光谱吸收型光纤气体传感器的研究

研究和讨论了一种易于实现的光谱吸收型光纤气体传感器.采用LED作为光源,利用可调谐法布里-珀罗腔的选频特性进行检波,并采用谐波检测,显著提高了检测的灵敏度.同时,采用多光路设计和软件控制相结合,可在线检测多种气体,克服了以往气体传感器只能检测一种气体的缺点,大大增加了该传感器的适用性.     

光谱吸收硫化氢气体浓度传感器

提出一种基于红外吸收光谱测量法检测硫化氢气体浓度的方法。分析了硫化氢气体近红外光谱吸收特性,为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,基于差分吸收检测法设计了硫化氢气体浓度传感器,对硫化氢气体浓度检测进行了实验研究,实验表明该传感器的测量灵敏度可达10-5(10ppm)。     

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。     

基于小波分析的虚拟甲烷浓度谐波检测仪

基于甲烷气体的谐波检测技术,在LabVIEW虚拟仪器设计平台上采用小波分析技术对光谱信号进行去噪,并采用快速傅里叶变换对去噪后的信号进行频谱分析,获得甲烷气体吸收光谱一、二次谐波的幅值,实现甲烷气体浓度检测.实验结果表明,利用该方法可以很好地去除噪声,精确地提取出谐波信号,获得较好的信噪比.     

一种用于检测H2S气体的SAW传感器技术

采用声表面波(SAW)传感器技术,以三乙醇胺(TEA)为检测硫化氢气体的敏感膜材料,优化了镀膜方法及检测条件,对所研制传感器的稳定性、重现性、检测硫化氢的浓度范围、抗干扰能力等性能进行了研究,检测灵敏度达到1.5 mg/m3,响应时间小于15s.     

基于数字锁相放大器的甲烷谐波检测虚拟系统

基于甲烷气体的谐波检测技术,利用数字锁相放大器SR830检测甲烷气体吸收谱线的一、二次谐波,在LabVIEW虚拟仪器设计平台上设计甲烷浓度谐波检测虚拟仪器系统,实现了对数字锁相放大器的远程控制和对数据的采集与处理;实验结果与理论模型相吻合,充分验证了采用数字锁相放大器检测甲烷气体浓度可以精确的提取出谐波信号,获得较好的信噪比。     

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MAX35104的超声波气体流量检测系统的设计与研究

针对现有超声波气体流量计精度不高的弱点,本文采用时差法测量原理,设计了基于MAX35104的流量检测系统。为提高测量精度,采用新型的高精度时间数字转换芯片MAX35104作为计时测量核心,采用Z安装方式,实现对顺逆流时间差的测量;为实现低功耗,采用超低功耗单片机STM32F103为系统控制核心,实现数据处理和结果显示。介绍了MAX35104时间间隔测量方法,边沿检测原理以及相应硬件测量电路的实现方法。测试结果证明该超声波气体流量计的精度可达行业标准的1级要求。     

新型光学谐振腔甲烷传感器的研究

基于甲烷气体光谱吸收的原理,设计了一种高精度双波长单光路检测甲烷气体体积分数的检测系统,该系统用多次再入射光学谐振腔作为甲烷气体吸收腔,入射光线在气体吸收腔内的多次反射增加了与甲烷气体发生吸收作用的光程长度,极大地提高了检测精度,而且由于光点的分散分布特性,使该系统又具有很好的散热性,不会引起热量的累积,有利于甲烷气体...     

融合模型基残差分析与数据驱动的气路故障诊断方法研究

为了提高气路故障诊断方法的可靠性,研究聚焦传感器测量噪声、个体差异和性能衰退等不确定性因素影响,导致气路故障诊断方法虚警率过高,无法实现工程应用的问题,开展了融合模型基残差分析与数据驱动的气路故障诊断方法研究;为此,构建了基于发动机模型分析偏差与卷积神经网络建模理论融合的气路故障诊断架构,在建模过程中充分考虑了传感器测量偏差、个体差异和性能衰退等不确定性因素对气路故障诊断结果的影响,据此形成了融合模型基残差分析与数据驱动的气路故障诊断方法;随后,结合多种飞行轨迹和进气条件开展数值模拟分析验证研究,对形成的气路故障诊断方法的虚警率进行了定量验证分析;结果显示,研究提出的融合模型基残差分析与数据驱动的气路故障诊断方法可在多种不确定性因素存在时,提供满意的故障诊断精度,具有工程应用的潜力。     

基于中红外QCL的痕量CO气体传感器

为了减少CO爆炸给国民经济造成的巨大损伤,提出了一种能够快速地监测环境空气中痕量CO的气体传感器。由于CO分子基频吸收谱带的吸收线强要比泛频带和组合频带的吸收线强高出2～3个数量级,选择激射中心波长为4.65μm中红外量子级联激光器（QCL）作为光源,同时再配合长光程Herriott气室提高了CO体积分数检测下限。同时,该传感器采用单光源双探测器差分光学结构,消除了电调制光源所带来的不稳定性。实验表明：该传感器CO体积分数检测下限为2×10-6,并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的中红外QCL来测量其它气体。     

测量甲烷体积分数的高灵敏度光纤传感器研究

基于气体的红外吸收原理,研究了一种能在复杂环境下测量甲烷气体体积分数的新方法.这种方法可以有效地减小由于光源的不稳定、环境的变化而引起的测量误差.在这种测量方法中设计了一条参考测量光路,此参考测量光路和测量光路同时随环境的变化而变化,通过对待测量气体光路与参考气体测量光路作对比而得出较为准确的待测甲烷气体体积分数.     

一种基于帧间差分和光流技术结合的运动车辆检测和跟踪新算法

为了改进智能交通中的运动车辆检测和跟踪方法,提出一种基于改进的帧间差分和光流技术结合的运动车辆检测和跟踪的新方法。先用帧间差分法检测出运动物体的运动区域,再计算差值图中不为零处的光流,然后利用其光流场来实现运动目标的跟踪。为了减少计算量,提出一种基于最优估计的点匹配技术和光流均匀采样策略的光流场计算方法,并通过对灰度化后的光流场进行自适应阈值分割、形态学滤波等处理,实现了实时的运动目标检测和跟踪。     

基于石英增强光声光谱技术的开放光路气体传感系统研究

针对传统石英增强光声光谱系统存在体积大、实时性差,无法实现在狭小空间中探测等缺点,提出一种基于光纤引导方式的开放光路石英增强光声光谱传感系统。系统用光纤将激光引导至石英音叉两叉指中央,以实现对狭小空间中痕量气体的探测。搭建了实验系统,开展了对常温常压下空气中水蒸气含量的探测来验证该系统的探测灵敏度及可靠性。得到其归一化噪声系数为7.15e-7cm^(-1)?W/Hz^(1/2)。实验结果表明,该系统的探测灵敏度是传统石英增强光声光谱系统的5倍。该系统体积小、实时性强,无需样本取样,适用于开放环境中对痕量气体的检测。     

An all-optical photoacoustic spectrometer for trace gas detection

An all-optical photoacoustic spectrometer based on the diaphragm-based extrinsic Fabry-Perot interferometer (EFPI) fiber acoustic sensor for trace gas detection at atmospheric pressure and room temperature is first developed. The diaphragm-based EFPI fiber acoustic sensor is used to replace the conventional acoustic sensor in this system. Tunable erbium-doped fiber ring laser (TEDFRL) with an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is used as the excitation light source for the generation of the photoacoustic (PA) signal. A first longitudinal resonant PA cell with double absorption optical path is used to improve the sensitivity of the system. The advantages of all-optical photoacoustic spectrometer are immunity to electromagnetic interference, safely in flammable and explosive situations, and long distance sensing. This system is developed for the continuous and real-time measurement of acetylene gas at room temperature and atmospheric pressure. With the wavelength modulation and lock-in harmonic detection method, the minimum detectable limit of 1.56 parts-per-billion (ppb) volume acetylene (signal-to-noise ratio, SNR = 1) at the 1530.37 nm transition line was achieved.     

基于最小二乘的复杂曲面检测方法研究

提出一种基于数模打点、阵列粘贴、迭代法建立坐标系、改进最小二乘法运算的复杂曲面检测方法。给出了六点迭代法建立复杂曲面检测坐标系的算法步骤,再结合3-2-1法进行了坐标系的创建。提出利用阵列粘贴等方法进行检测点的快速生成并对复杂曲面进行检测,并采用本文给出的改进最小二乘法进行计算机数据处理。本文检测方法有效克服了传统方法测量时,测头易发生干涉,同时存在检测项目多、检测效率低等缺点,能有效提高复杂曲面检测的精度并缩短检测时间。通过多次的检测分析,结果表明本文提出的方法易于编程,测量迅速,测量结果准确、可靠。借助于本文方法可以解决从事检测行业及相关人员在三维检测中的短板,提高检测的效率和解决问题的能力。