基于棱鏡氣室的光纖甲烷傳感系統(tǒng)的研究

【摘要】：綜合運用棱鏡氣室與諧波檢測技術,構建了適用于寬廣濃度范圍內(nèi)的光纖甲烷檢測系統(tǒng)。以大氣環(huán)境為背景,基于比爾-朗伯(Beer-Lambert)定律在氣體弱吸收時的近似表述,利用背景扣除和比值處理技術,實現(xiàn)了常壓下甲烷不同濃度水平(0～20%)的檢測。利用漸變折射率透鏡(GRIN)氣室測量了甲烷在不同濃度時的直接吸收譜,結合現(xiàn)有DFB-LD光源選擇甲烷2ν3帶的R5支(1648.212nm)作為被測吸收峰。在不同濃度氣體配置過程中,進行了系統(tǒng)的在線實驗,結果表明系統(tǒng)示值與濃度變化間線性良好,而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)響應特性比較理想。該系統(tǒng)可根據(jù)不同現(xiàn)場環(huán)境的甲烷濃度水平,選擇適當強度的吸收線,通過步進電機調(diào)節(jié)棱鏡中線間的距離,進而改變氣室內(nèi)有效吸收光程,拓展了儀器的應用領域,可作為煤礦巷道或天然氣管道沿線的瓦斯監(jiān)測儀器。 【作者單位】： 燕山大學測試計量技術及儀器河北省重點實驗室;石家莊水文水資源勘測局;
【關鍵詞】： 光纖傳感 甲烷檢測 棱鏡氣室 諧波檢測
【基金】：國家自然科學基金項目(60672015)資助
【分類號】：O433.1
【正文快照】： 引言甲烷是礦井瓦斯的主要成分,約占83%～89%。在我國,瓦斯事故占到煤礦事故的80%以上。當?shù)V井中氧氣濃度在12%以上,甲烷濃度在5%～15%范圍內(nèi),而且有明火存在時,就極易引起瓦斯爆炸[1]。常規(guī)便攜式瓦斯報警儀或瓦斯傳感器多采用催化元件實現(xiàn)氣-電轉換,這類傳感器易受氣候條件

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