差分吸收式光纤甲烷传感器的研究

研究和讨论了一种易于实现的光谱吸收型光纤甲烷传感器。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 ,同时介绍了光源及其工作波长的选定。大气和工业污染中的其他气体分子的体积分数也可用类似方法测量。     

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)。     

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.     

基于光谱吸收的光纤水分传感器研究

基于分子的近红外光谱吸收机理,研究一种可以检测水分含量的光纤传感器。对半导体激光器(LD)进行正弦波调制,建立人工神经网络的数学模型,利用NI数据采集卡和神经网络数据拟合实现分子的检测。系统采用双光路结构有效消除了光源光强噪声干扰和光电器件的零点漂移。实验结果表明:传感器性能稳定,灵敏度高,重复性好,并且不受其它气体或杂质的干扰。     

甲烷光纤传感检测系统的设计

针对目前煤矿瓦斯气体检测存在测量误差和测量不稳定的问题,文章提出了一种新型的基于甲烷气体光谱吸收特性的甲烷光纤传感检测系统,阐述了甲烷气体浓度的检测原理,介绍了甲烷光纤传感检测系统的工作原理设计、光源选择等。该系统可实现对矿井瓦斯可靠、高效、实时的监测。     

光纤CO气体检测系统的研究

基于CO气体的光谱吸收特性,设计了一种带有参比气室的光纤CO气体在线实时检测系统。采用双波长差分检测技术,有效消除了由光源、光纤和探测器的不稳定所引起的检测误差,提高了检测灵敏度。给出了该光纤CO气体检测系统的实验结果,结果表明：该传感器结构简单、外形尺寸小、性能稳定、抗干扰能力强,具有广阔的应用前景。     

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。     

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。     

基于相关光谱的差分甲烷检测方法

提出了一种基于相关光谱法的单波长差分吸收技术的甲烷检测方案,在传统相关光谱法和差分吸收技术的检测理论的基础上,综合两者的优点提出了一种新的实现方案。合理的选择实验器材,构建了一个新的光纤甲烷检测系统;该系统不仅消除了待测气体中干扰气体引起的光强波动,而且也消除了周围环境的影响和光源光谱波动引起的干扰。实验证明设计的系统具有很好的重复性和稳定性。     

煤矿甲烷红外检测系统

针对现有煤矿甲烷检测装置存在的缺点,文章提出了一种基于光谱吸收检测原理的煤矿甲烷红外检测系统的设计方案,分析了红外差分吸收检测原理,详细介绍了系统硬件及软件设计。该煤矿甲烷红外检测系统以宽带LED作为光源,采用单光路进行差分吸收检测,消除了双光路系统中由于光路的差异引起的误差;采用锁相放大器对微弱信号进行相敏检波,采用去极值移动平滑法对数字量进行滤波,提高了系统的灵敏度。实验结果表明,该系统检测的甲烷浓度在精确度和稳定性方面均满足检测要求。     

红外甲烷传感器直射式气室设计

针对采用反射式气室的红外甲烷传感器测量误差较大的问题,基于红外光谱吸收原理,利用非分光探测技术设计了一种新型直射式气室。该气室采用硅半导体片状红外光源、双通道红外探测器及一定长度的气室中腔,选用GaF2作为光源及探测器的视窗材料,搭配外部电路实现对CH4体积分数的监测。0～2.5%CH4体积分数范围内的测试结果表明,采用直射式气室的红外甲烷传感器最大测量误差仅为±0.05%。     

非色散性智能红外瓦斯传感器的研究

提出一种基于非色散性红外检测技术的非毒化红外瓦斯传感器。它利用瓦斯气体对某一特定波长红外光吸收性能与瓦斯浓度之间存在的确定关系,通过测定特定波长红外光被吸收的程度反映瓦斯浓度值的原理进行工作。详细介绍了红外吸收气体检测原理、脉动光源与热电探测器信号的关系,给出了瓦斯浓度的实用测量算法及传感器系统的软硬件设计方案。具有标定周期长、测量精度高、不受其他气体影响和不会产生催化中毒等特点。     

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。     

新型矿用智能红外吸收瓦斯传感器的研究

针对传统矿用瓦斯传感器的缺点,文章设计了一种基于红外光谱吸收原理的新型瓦斯传感器,介绍了红外吸收检测原理,阐述了红外吸收瓦斯传感器的组成,并给出了瓦斯浓度值的标定和计算方法。实验结果表明,由红外吸收瓦斯传感器测量的浓度值与实际值之间的误差达到了煤安验证的要求。     

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。     

基于红外光谱的瓦斯传感器研究

介绍了一种基于红外光谱原理的瓦斯传感器的设计方法。运用了分子辐射吸收理论来检测瓦斯的红外技术。以STC12C5410AD单片机为核心,利用红外热释电探测器将光信号转换为电信号,通过放大电路将微弱信号放大、滤波、A/D转换、单片机进行数据处理,最终实现瓦斯浓度显示及浓度超标时进行声光报警等功能。     

煤矿监控新技术与新装备

分析了2004—2013年全国煤炭产量、事故总量、百万吨死亡率和重特大事故变化情况:煤炭产量平均每年增长1.94亿t,事故起数平均每年减少337起,死亡人数平均每年减少551人,百万吨死亡率平均每年减少0.310。提出了低瓦斯和高瓦斯矿井宜选用热催化矿用甲烷传感器;煤(岩)与瓦斯突出矿井宜选用矿用激光甲烷传感器;回采工作面上隅角、掘进工作面、高冒地点、采掘设备、运输设备等宜采用矿用无线传感器,并通过无线输电解决矿用无线传感器供电问题;救护队超前有害气体探测、采空区气体探测、高冒顶板等人员不便到达的地点气体探测宜采用矿用气体遥测传感器;传感器自动调零适用于便携式气体检测仪和无线传感器。提出矿用分布式光纤测温系统监测采空区火灾的轴向布置和蛇形布置方法;煤矿井下胶带、电缆和电气设备火灾监测宜采用矿用分布式光纤测温系统。提出自动化采煤宜采用基于采煤模型的记忆割煤、远程控制方法;带式输送机节能控制宜选用激光胶带秤;矿井供电系统宜采用矿用光纤纵差保护和光纤闭锁综合防越级跳闸系统。