基于光谱吸收型光纤瓦斯探测传感器的研究

为了改善瓦斯传感器的测量灵敏度和误差,根据光谱吸收原理和谐波检测技术,采用分布反馈式半导体激光器(DFB LD)为光源,光电二极管为探测元件,设计了以锁相放大器为核心的光纤瓦斯探测传感器系统.采用单光路传输和光源调制技术实现瓦斯气体的谐波检测.根据二次谐波和一次谐波比值与瓦斯浓度的关系,拟合出二者的线性关系曲线,在理论和实验上均证明了该传感器具有较高的探测灵敏度和重复性,测量误差较小,为其在矿井瓦斯浓度预警奠定了应用基础.     

利用光纤甲烷气体传感器实现井下气体的分布式测量

光纤气体传感器是一种新型传感器,通过研究,提出一种基于谐波检测的高灵敏度光谱吸收型光纤甲烷气体传感器。系统光源为DFBLD,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。采用时分复用技术,实现对井下气体的分布式检测。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,适合于检测煤矿井下瓦斯含量的分布式测量。     

基于谐波检测技术的多点光纤乙炔气体传感器

基于乙炔气体近红外吸收的机理,研究了一种以DFB LD为光源的高灵敏度光谱吸收型乙炔气体多点检测系统.采用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光路干扰.采用空分复用技术实现多点气体浓度的检测,使多个传感器共用一个光源,降低了成本.建立了谐波检测的数学模型,给出了乙炔气体的测量结果.测试结果表明:系统灵敏度和稳定性高,重复性好,适应性强.     

基于谐波检测与差分检测的光谱吸收型光纤瓦斯传感器

针对目前煤矿普遍采用的瓦斯传感器检测灵敏度低、抗干扰能力差等缺陷,设计了一种基于谐波检测与差分检测的光谱吸收型光纤瓦斯传感器.该传感器采用红外光谱吸收原理,对瓦斯吸收光谱进行分析.利用普通发光二极管LED产生宽带光源,通过Fabry-Perot腔和滤光片进行波长调制和选择,结合谐波检测和差分检测原理进行双光路检测,从而实现瓦斯气体浓度的精确测量.试验结果表明:该传感器能够有效地检测瓦斯体积分数,测量误差小,灵敏度高.     

新型非毒化红外瓦斯传感检测系统研究

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检测系统.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.详细介绍了非色散性红外吸收气体检测原理,分析了脉动光源与热电探测器信号及热电探测器信号与气体浓度之间的关系,给出了瓦斯浓度的实用测量算法及传感器检测系统的软硬件设计方案.实测结果表明,该传感器检测系统具有标定周期长、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,其各项性能指标均已达到实际应用要求.     

光谱吸收型光纤多气体传感系统

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全光纤传感方法，采用光纤光栅波分复用技术．通过光纤光栅和压电陶瓷（PZT）对宽带光源LED进行波长调制，获得与相应气体吸收峰相对应的窄带反射出射光，检测二次谐波，实现对多种气体的较高灵敏度测量。利用二次谐波与光纤光栅透射光强的比值来消除光路干扰。建立了谐波检测的数学模型，进行了光纤C2H2和CO气体测量系统的实验研究。     

基于谐波检测的光谱吸收型光纤瓦斯传感器

针对目前煤矿普遍采用的热催化瓦斯探测传感器的检测灵敏度低、环境干扰大的缺陷,设计了基于谐波检测的光谱吸收型光纤瓦斯传感器。该传感器采用锁相放大器为核心的微弱信号处理电路,通过对一次谐波和二次谐波的实验数据进行数据拟合,实现了对瓦斯气体浓度的实时精确检测。实验结果表明:该传感器能够有效地提取瓦斯浓度变化信息,测量误差小,灵敏度高。     

实用型双气室气体传感器系统

基于气体的近红外吸收机理,研究了一种双气室光纤气体传感器。通过光纤光栅和压电陶瓷对宽带光源LED进行波长调制,获得与气体吸收峰对应的窄带反射出射光,检测二次谐波,实现气体浓度的较高灵敏度测量。利用测量气室和参考气室的二次谐波的比值来消除吸收系数随环境的变化、光源光功率的波动和光路干扰对测量精度的影响。利用该系统对CH_4气体进行了实验研究,实验表明该系统的测量灵敏度可以达到1×10~(-5)。     

一次谐波锁频的快速光腔衰荡光谱检测

本文介绍了一种赫兹级响应速率的光腔衰荡光谱探测大气痕量气体的检测技术.将100 MHz正弦波调制信号加载在电光相位调制器上产生边带,用混频器提取载波与边带通过3m气体吸收池后拍频所产生的一次谐波作为误差信号,实现了1572 nm分布式反馈激光器对于二氧化碳气体分子6361.25 cm-1处超精细跃迁线的频率锁定.采用波...     

基于波长调制技术的甲烷气体浓度检测的研究

与谐波检测相结合的波长调制技术是目前检测有害气体的主要方法。主要是用实验的方法找到了甲烷气体在1 650 nm附近的一根吸收线,然后采用正弦信号对激光器的驱动进行了调制,实现了甲烷气体浓度的谐波检测。用锁相放大器RS830来提取二次谐波,然后根据锁相放大器的原理,用LabVIEW软件实现了锁相放大器的设计,来提取一次谐波信号,节约了成本。由气体吸收室中的GRIN透镜引起的标准具效应是影响检测灵敏度的主要原因,最后对该噪声和其他可能的影响进行了分析。     

Electron energy distribution function in plasma determined using numerical simulations of multiple harmonic components on Langmuir probe characteristic: efficiency of the method

The method proposed to determine the electron energy distribution is based on the numerical simulation of the effect induced by a sinusoidal perturbation superimposed to the direct current voltage applied to the probe. The simulation is generating a multiple harmonic components signal over the rough experimental data. Each harmonic component can be isolated by means of finite impulse response filters. Then, the second derivative is deduced from the second harmonic component using the Taylor expansion. The efficiency of the method is proved first on simple cases and second on typical Langmuir probes characteristics recorded in the expansion of a microwave plasma containing argon or nitrogen-hydrogen gas mixture. Results obtained using this method are compared to those, which are determined using a classical Savitzsky-Golay filter.     

基于光电技术的GIS设备微水在线检测方法的研究

GIS设备中微水含量超标威胁设备的安全及稳定运行。本文基于光电技术,研究了光谱吸收型光纤传感器检测GIS设备中的微水含量。采用半导体激光器光源,通过光源调制实现谐波检测,消除光源的不稳定和变化所引起的误差。光电测量方法不仅能精确测量微水含量,而且能实现在线检测,安全可靠。     

Simultaneous measurement on gas concentration and particle mass concentration by tunable diode laser

The method of simultaneous measurement on gas concentration and particle mass concentration by tunable diode laser absorption spectroscopy is developed. The method is validated using a 1.58 μm diode laser with wavelength modulation spectroscopy. The experimental environment of particulated gas flow is imitated by adding uniform-sized quart sands into CO₂ gas. Calibrated second harmonic signals are proved to be independent of particle effects but only depend on gas concentration, and particle mass concentration can be calculated from the attenuation of laser power. This technique would be helpful to improve the quality and applicability of tunable diode laser absorption spectroscopy in emission monitoring.     

沼泽湿地甲烷气体浓度检测

针对传统沼泽甲烷气体检测方法中存在的过程繁琐、实时性差的问题,分析了基于近红外可调谐半导体激光吸收光谱的光学式检测方法.提出通过计算一次谐波信号的峰值与平均值对气体浓度测量的方案,并结合虚拟仪器技术加以实现.经实验测试表明:该系统性能稳定,能够实现在线实时检测,检测精度(体积分数)为0.02%.     

Accurate measurement of NMR amplitudes using a computer-controlled wide line cw nuclear double resonance spectrometer

A computer-controlled cw nuclear magnetic double-resonance spectrometer, designed for studying the spin-lattice relaxation of quadrupolar nuclei in single crystals, is described. Resonances are detected by a Robinson spectrometer using a technique involving sinusoidal field modulation in conjunction with first and second harmonic phase-sensitive detection. The output of the first harmonic detector provides an error signal, which is used to 'lock' the spectrometer to the center of the resonance. The output of the second harmonic detector is used as the measure of NMR amplitude. Comprehensive tests have shown that the amplitudes of weak NMR signals can be compared with an accuracy of better than +/-0.1%. Numerous precautions to obtain such accuracy are discussed.     

基于TDLAS的烟气中CO浓度混合取样式在线监测

燃煤锅炉烟气中不完全燃烧产物CO是燃烧效率监测的重要依据,其存在浓度高、波动剧烈、分布不均匀等特点,采用TDLAS技术中波长调制光谱结合稀释法对烟气中CO浓度进行了混合取样式在线监测。首先基于谐波理论推导出4次谐波与1次谐波免标法测量公式,其次对CO激光器频率调制和光强调制的相位差及电流调谐系数进行了标定,并采用标准气体结合直接吸收法对赫里奥特池光程进行了测量,然后在此基础上对浓度与谐波比值曲线进行了数值计算和实验验证。最后将该装置应用于燃煤电厂,将省煤器出口烟道分为6个区域,各区域安装一个稀释取样探头,在稀释取样过程由于降低了烟气露点无需做除水处理,6路经过稀释后的烟气混合后进入赫里奥特池后实现免标定高精度测量。该监测装置实现了连续稳定运行,运行中使用Testo350便携式分析仪与现场测量数据进行了对比,二者测量结果一致,误差小于1×10~(-6)。