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。     

吸收式光纤甲烷气体传感器的研究

研究和讨论了一种易于实现的光谱吸收型光纤甲烷传感器,该传感器基于比尔朗伯定律,采用双光路结构,大大提高了传感器的灵敏度和测量精度,大气和工业污染中的其它气体分子浓度也可用类似方法测量。     

透射式光纤甲烷气体传感器的研究

根据甲烷气体的吸收光谱,研究了一种用低廉的LED作光源的新型透射式光纤甲烷气体传感器。选择两同型号LED光源作为差分吸收信号。光源驱动器自动实行交替斩波。讨论了提高甲烷对光吸收系数的方法及途径,给出了甲烷气体浓度的测量结果。     

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。     

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。     

基于频移干涉光纤腔衰荡技术的甲烷传感系统

煤矿事故严重威胁人们的生命和财产安全,瓦斯作为煤矿事故的罪魁祸首,其主要成分是甲烷。因此,选择一种性能优良并且能够实时探测甲烷浓度的气体传感器对安全生产和检测大气环境是十分有意义的。在众多气体传感器中,光纤气体传感器由于容量大、损耗小、体积小、抗腐蚀、抗干扰能力强等优势受到学者和仪器制造商的青睐。本文对比了几种光纤气体传感器,基于光谱吸收技术的光纤气体传感器体积小、成本低、功耗小,其使用最为广泛。在光谱吸收技术的基础上,发展了一种高灵敏度的探测技术,腔衰荡CRD(Cavity Ring-Down)技术。相比于普通的光谱吸收技术,其吸收光程长,灵敏度高出3个～4个数量级,并且对光源强度稳定性要求不高。但是,为了有效、实时地探测到衰荡信号,该技术对探测器的速度要求极高。本文研究的频移干涉腔衰荡FSI-CRD(Frequency-Shifted Interferometry Cavity Ring-Down)技术,通过将腔衰荡技术结合频移干涉技术,构建了频移干涉腔衰荡甲烷传感系统,实现了衰荡信号从时间域到频域的转换,降低了对探测设备的要求,并通过实验验证了该系统可以用于甲烷气体浓度的测量。     

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。     

吸收式环境气体光纤传感器

介绍了用差动吸收法测量气体浓度的光纤遥测系统，并用可见光吸收实现对ＮＯ２浓度测量和用近红外光吸收实现ＣＨ４浓度测量。大气和工业污染环境中的其它气体分子浓度也可用类似方法测量。     

基于波分复用技术的光纤甲烷传感系统研究

应用波分复用技术,DMF(数字匹配滤波器)和自组织网络可以对甲烷气体浓度进行实时检测,并提出了一种安全型光纤甲烷气体传感器测量系统.系统采用1630 nm波段的SLED作为入射光源,利用甲烷在此处波段的低损耗窗口的吸收特性,使用提高波长检测精度的DMF对微弱信号进行处理以及对数据进行在线处理的自组织网络,使得系统的最小检测量为146 mg/m3.实验研究表明,系统的稳定性和准确度仍有提高的空间,可以实现远程监控.     

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。