差动吸收式光纤气体传感器研究

本文基于甲烷和乙炔气体的光谱吸收特性,设计了一种差动吸收式光纤气体监测仪。根据被测气体的吸收峰值波长选择LED作为光源。采用不同频率的光源驱动电路实现多种气体浓度的同时检测。为保证测量精度,采用测量信号与参考信号的比值作为输出信号,以及相敏检测技术。对甲烷和乙炔气体浓度的检测实验表明,该系统具有较好的检测灵敏度和测量精度。该系统稍加改变结构参数,也可测量其它气体的浓度。     

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TDLAS测量二氧化碳动态浓度与温度

可调谐激光二极管吸收光谱学（TDLAS）技术测量燃烧过程相关分子（CO2、NOx等）参数的原理是基于比尔-朗伯（Beer，Lambert）定律，即通过被测气体的入射光强与经被测气体吸收后的出射光强的比值与气体浓度、温度等存在特定的数学关系。文章描述仅用一个TDL同时测量CO2分子浓度和温度的原理与系统实现方案。     

基于红外光谱吸收原理的SF6浓度检测系统研究

介绍了基于红外激光吸收方法的SF6检测系统,讨论了系统的检测原理以及系统硬件和软件的实现方法l通过对不同气体浓度透过率的测量,反演出气体浓度与透过率的关系式,并且以此关系式为依据,实时测量SF6气体浓度;探测器探测到SF6的红外吸收信号,通过ADC将模拟信号转换成数字信号,单片机将采集到的数字信号进行处理显示并且通过RS485与上位机通讯;系统实现了自动化测量,方便快速.     

基于ARM9的乙炔气体浓度监测研究

为了解决基于可调谐二极管激光光谱吸收（TDLAS）技术的乙炔气体浓度监测系统的小型化、实时现场监控难的问题,采用了带MMU的ARM9处理器S3C2410。实现了乙炔气体浓度数据采集和数据处理的实时现场监控系统的设计。系统中,采用了激光的波长调制和乙炔气体的光谱吸收特性。实验结果表明,整个监控系统不仅实现了小型化设计,而且实现了智能化和实时监控,非常适合现场监控,乙炔气体浓度的测量精度可以达到10^-6量级。     

基于无线传感器网络的CO监测系统设计

空气中低浓度一氧化碳的监测及如何将监测信号实时、低成本的传输到监测点是关心的问题,针对问题,研究了采用LED为光源,用调制加在法布里-珀罗腔上的驱动电压和单波长双光路差分吸收法相结合的方法来测量低浓度一氧化碳气体的光谱吸收型气体传感器.运用无线传感器网络实时监测、感知和采集网络分布区域内的一氧化碳浓度,利用CDMA网络实现远程监控.实现在线,实时监测,降低了成本,提高了效率.     

于ARM9的乙炔气体浓度监测研究

为了解决基于可调谐二极管激光光谱吸收(TDLAS)技术的乙炔气体浓度监测系统的小型化、实时现场监控难的问题,采用了带MMU的ARM9处理器S3C2410.实现了乙炔气体浓度数据采集和数据处理的实时现场监控系统的设计.系统中,采用了激光的波长调制和乙炔气体的光谱吸收特性.实验结果表明,整个监控系统不仅实现了小型化设计,而且实现了智能化和实时监控,非常适合现场监控,乙炔气体浓度的测量精度可以达到10-6量级.     

光纤环路光腔循环衰荡多组分气体浓度在线测量系统的研究

根据Beer-Lambert定律,设计和构造了一种新型的光纤环路光腔循环衰荡多组分气体浓度在线测量系统,并对设计过程中各参数之间的关系进行了具体的分析与研究,得出了七种特定峰值波长的光分别在对应浓度为100cm3/m3的七种气体中的衰荡时间,比较了不同浓度同种气体对光的吸收特性,研究了光的衰荡时间、环路损耗与气体对光的吸收系数和气体浓度的关系,为实现高精度的气体浓度在线测量提供了重要的依据。     

窄带吸收法检测空气中甲醛浓度技术研究

本文分析了现有检测空气中甲醛气体浓度方法的不足,及该方法可能引起测量不确定性的环节,利用甲醛气体吸收光谱的痕迹特征,提出了采用直接吸收光普法检测甲醛气体浓度的方法,用多次累加平均的方法去除系统噪声。     

取样光栅滤波的新型光纤甲烷差分检测系统

综合应用取样光纤光栅滤波和改进的差分吸收检测技术,实现了对甲烷气体等距分布的多条近红外吸收线的同时测量,完善了差分吸收技术应用于弱气体检测的理论。基于分子光谱学理论对谱带精细结构的分析,结合取样光纤光栅的梳状滤波思想,以1.66μm附近甲烷泛频(2v3)吸收光谱R支中的R4线为中心,同时对R3、R4和R5三条吸收线进行测量。为消除光源功率波动对测量结果的影响,利用两个同类型的取样光纤光栅实现对气体浓度的差分吸收检测。选用中心波长在R4附近的啁啾光纤光栅作为光学带通滤波器,利用PINPD实现对三条吸收线处光强的同时测量,由比值处理消除光源功率波动对测量结果的影响。通过实验验证了系统的可行性。     

基于混沌时间序列的瓦斯浓度预测研究

近年来各种矿难频发,特别是瓦斯事故时见于报端。瓦斯事故通常伴随着较高的瓦斯浓度,因此,预测未来时刻的瓦斯浓度是预测瓦斯事故的有效手段,对煤矿的安全生产具有十分重要的意义。对混沌理论中的C-C方法进行简化,并用这种方法对5大煤矿的瓦斯浓度监测数据构成的时间序列进行相空间重构,依据数据的实际情况确定其最佳时延和嵌入维,然后用加权一阶局域法对下一时刻的瓦斯浓度进行预测。实验结果表明瓦斯浓度时间序列具有明显的混沌特性,且当时间序列长度为500时,计算量适中且预测结果较优,对500个异常瓦斯浓度预测的均方误差达到0.122 024,从而可用于瓦斯事故的预测,为煤矿及时采取通风等措施提供决策依据。     

基于分态的煤矿瓦斯浓度预测模型的研究

由于影响瓦斯浓度变化的因素很多且内部关系复杂,传统的单一预测模型无法客观准确地反映其变化规律,导致预测精度较低。为有效提高瓦斯浓度预测精度,提出一种基于分态的预测模型。应用最大李雅普诺夫指数（Lyapunov指数）对瓦斯浓度时间序列的混沌特性进行识别,将其分为非混沌态和混沌态,接着分别采用改进的最小二乘支持向量机（LS-SVM）和基于径向基函数（Radial Basis Function,RBF）的神经网络进行建模和训练参数的优化,最终得到最佳预测模型并对瓦斯浓度时间序列进行预测。结果表明,分态预测模型有效提高了预测精度,降低了预测误差,用该方法可以更加客观准确地对瓦斯浓度进行预测。     

新型激光瓦斯传感器的设计

安全是煤矿作业中最重要的一环,而煤矿中瓦斯浓度是衡量安全的重要指标,所以精确检测瓦斯浓度是保障安全的最关键点;为精确检测煤矿井下瓦斯浓度,提出了一种测量瓦斯浓度的新方法,并且在论述激光传感器的构成和工作原理的基础上对硬件电路和软件进行了设计,实现了激光检测,更进一步增强了安全性,提高了效率;实验表明,该传感器的重复性和线性响应两个测试指标误差都非常小,达到了一定的技术指标;系统的推广具有极其重要的现实意义。     

煤矿瓦斯浓度的CAPSO-ENN短期预测模型

为了准确预测回采工作面的瓦斯浓度,提出云自适应粒子群算法优化Elman神经网络的瓦斯浓度动态预测新方法。利用井下无线传感器网络监测系统采集的回采工作面瓦斯浓度时间序列作为样本,并对其进行数据降噪和相空间重构等预处理。采用CAPSO算法对Elman神经网络的权值、阈值进行寻优运算,建立了回采工作面瓦斯浓度动态预测模型。通过对MATLAB仿真得出结果研究表明：该模型的平均相对变动ARV值为0.000357,相对均方根误差RRMSE值为0.1056,对回采工作面的瓦斯浓度预测结果合理且可为矿井瓦斯防治工作提供有效理论依据。     

用气体传感器数据求解煤制气报警器的设定浓度

本文详细介绍了如何根据气体传感器的气体特性数据来计算混合气浓度特性的方法.并以TGS822TF型传感器为例,详细介绍了以氢气设定、以CO浓度规定报警点的人工煤制气报警器设定浓度的计算方法.通过使用EXCEL对H2和CO的气体浓度特性数据进行处理,根据不同地区的人工煤制气的组分含量,即可计算当地煤制气报警器的设定浓度.     

IGA-DFNN在瓦斯浓度预测中的应用

为了准确预测采煤工作面的瓦斯浓度,提出免疫遗传算法优化的动态模糊神经网络瓦斯浓度动态预测方法。用无线传感网络系统采集工作面瓦斯浓度数据作为样本,通过小波分析对样本数据进行降噪滤波预处理。采用IGA算法对DFNN网络参数进行优化,建立了瓦斯浓度的预测模型。通过MATLAB仿真研究表明,所建模型对采煤工作面的瓦斯浓度演变趋势预测合理,并且经过IGA算法优化DFNN网络比单纯的DFNN网络具有更快、更准确的预测功能,可以为防治煤矿瓦斯积聚提供更好的理论支持。     

基于分段线性方法的瓦斯浓度时间序列模式表示

指出直接采用原始瓦斯浓度时间序列进行短期浓度预测、相似性查询、时间序列分类和聚类等数据挖掘工作不但效率低下,而且会影响时间序列数据挖掘的准确性和可靠性;提出了一种采用分段线性方法的时间序列模式表示方法。采用分段线性表示方法对瓦斯浓度时间序列进行模式表示后可换来较小的存储和计算代价,只保留了时间序列的主要形态,去除了细节干扰,更能反映出时间序列的自身特征,有利于提高数据挖掘的效率和准确性。     

瓦斯浓度异常预警系统及应用

随着矿井开拓延深,瓦斯变化呈多样性.当井下瓦斯浓度变化异常且低于监控报警值时不易引起注意,而这种忽大忽小的变化很有可能是大的隐患前兆.该系统实时采集到井下瓦斯值,对瓦斯浓度的变化进行比较分析,当出现异常情况时发出报警,提醒相关人员注意.对瓦斯浓度异常,起到了早预防、早知道、早控制的作用.     

基于ARM的红外气体浓度检测系统的设计

介绍了一种自行设计的以ARM处理器S3C44B0为核心、利用红外激光光谱检测原理实时测量高温气体浓度的便携式系统;该系统利用特定的激光光谱与相应的气体浓度之间的函数关系,设计出一种耐高温、响应快的传感器,将光信号转化为电流信号;μA级微弱电流经过I/V转换、放大滤波后转化为可用的电压信号通过A/D转换器送入S3C44B0进行采集和处理,通过数据处理程序计算得出实时浓度,输出到液晶屏显示;系统实时性能好,携带方便,除了检测燃油发动机的尾气,还可推广到化工、电力、矿山等行业的气体检测。     

基于微压差测量技术的灭火剂浓度机载测试系统设计

为准确评测机载防火系统的灭火功能与性能,设计基于微压差测量技术的灭火剂浓度机载测试系统。通过真空泵采集灭火剂与空气复合气体,利用过滤器对其展开过滤后,传输至微压差浓度传感模块,经该模块的气体加热器加热该气体,温度控制器控制所加热气体温度,然后通过节流设备使其形成压差,利用压差传感器变更压差信号为电信号,再应用信号处理器展开信号处理,计算出灭火剂浓度并得出与其浓度值呈正相关的电信号；依据该信号,利用流量恒定设备高精度控制灭火剂与空气复合气体流量,合并该气体流量后将其输入稳压缓冲罐进行缓冲,通过气体分析仪测量灭火剂与空气复合气体差异浓度和压差的关联,输出灭火剂浓度数字信号,并利用排气口将测试完的灭火剂空气复合气体排入真空泵,通过真空泵将测试完的灭火剂空气复合气体排放至空气内。试验表明：该系统的测量范围大、测量数据有效且精准程度高,重复与稳定功能性好,灭火剂体积浓度与维持时长在常温下大于低温下。