光纤甲烷气体传感器的研究

在对甲烷气体分子近红外吸收光谱分析的基础上,采用1.66μm分布反馈式半导体激光器作为光源,应用二次谐波检测技术,实现对甲烷气体的浓度检测,检测的灵敏度为7×10-5/m。大气和工业污染中的其他气体分子的含量也可通过调换光源及相应的光学器件采用类似的方法测量。     

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.     

吸收式光纤乙炔气体传感器的研究

基于乙炔气体的光谱吸收特性,采用一种带有参考通道的光纤乙炔气体在线实时检测系统.在设计过程中采用了双光路结构解决系统不稳定问题,消除随机因素的影响,提高测量准确度.给出了该光纤乙炔气体浓度测量的实验结果.     

基于二次谐波检测技术的智能瓦斯监测系统

提出了一种基于光谱吸收原理的瓦斯检测方法,即二次谐波检测法.在瓦斯检测过程中,一次谐波作为误差反馈信号,将光源的波长精确的锁定在瓦斯气体的吸收峰值上,二次谐波信号用于检测气体浓度,利用二次谐波和一次谐波的比值来消除由于光源的不稳定和变化等所引起的检测误差,提高了瓦斯检测系统的可靠性,减少了安全隐患,在一定程度上,避免了矿井事故的发生.     

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.     

痕量N2O气体检测系统的设计与实现

建立了基于光谱吸收技术的检测系统,用于快速、准确地测量N2O气体浓度。首先,从理论上证明了二次谐波、一次谐波与N2O气体浓度之间的关系;然后,设计了痕量N2O气体浓度检测系统,利用光源调制、锁相放大等技术,实现了强杂波背景下气体浓度弱信号的解析;最后,实验测试了系统的检测性能、抗干扰能力及检测结果的可重复性。测试结果表明,系统能够在0～1%有效检测N2O气体浓度,检测下限为5.0×10-5,相对检测误差为0.11%,检测结果线性方程为Y=192.699 09 X-0.006 24,线性度为0.998 07。多次检测实验表明,系统相对标准偏差为0.137%,CO2、O2、水蒸气等常见气体对检测结果无影响。改变激光器的中心波长,该方法亦可用于CO2,CH4等其它温室气体的检测。     

光纤多气体检测系统的研究

采用光纤光栅波分复用技术,通过光纤光栅和压电陶瓷对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,实现多气体浓度检测.建立了谐波检测的数学模型,进行了C2H2和CO测量系统的研究.     

基于GFC的非分散红外CH_4和C_2H_2气体检测系统

基于甲烷气体和乙炔气体近红外吸收的机理,研究了一种高灵敏度非分散红外系统,同时测量甲烷气体和乙炔气体浓度.系统采用折反式吸收池作为气室,结合先进的气体滤波相关技术和相关检测技术,实现了对微弱光谱信号的调制和检测,最后实现对浓度的反演,从而实现了甲烷和乙炔气体实时测量.试验结果表明:系统具有10~(-5)的测量分辨力.     

基于嵌入式系统的乙炔气体监测系统设计

针对已有的乙炔气体检测装置功能单一、数据处理慢的缺点,以ARM处理器S3CA4BOX为硬件平台,设计了乙炔气体监测系统.通过移植uClinux操作系统、图形用户界面支持系统MiniGUI,在嵌入式系统中实现了对乙炔气体浓度的实时监测、远程监测数据共享和可视化人机交互界面等功能.用户可以利用系统提供的可视化人机交互界面方便快捷地进行系统参数的设置和数据的读取.