多點(diǎn)光纖甲烷濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

【摘要】： 在煤礦生產(chǎn)中,隨著煤層的開采,往往會(huì)從礦井中涌出瓦斯。它與空氣混合后,當(dāng)其體積百分比為3.5%~16%時(shí),如遇明火就會(huì)發(fā)生爆炸,給礦井的安全生產(chǎn)帶來巨大的威脅。因此,對(duì)瓦斯進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中顯得非常重要,要實(shí)現(xiàn)瓦斯監(jiān)控的自動(dòng)化和智能化,使用高性能的傳感器是不可缺少的條件。光纖氣體傳感技術(shù)是一項(xiàng)正在發(fā)展中的新型高新技術(shù)。光纖氣體傳感器擁有優(yōu)良的性能,在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文闡述了光纖氣體傳感技術(shù)的原理,給出了氣體吸收測(cè)量的理論依據(jù)。確定了甲烷氣體的吸收譜線,找出了適合普通石英光纖進(jìn)行較長(zhǎng)距離低損耗傳輸?shù)墓庾V特性。論述了DSP技術(shù)和CAN現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),在對(duì)DSP和CAN總線主流控制芯片分析的基礎(chǔ)上,采用美國(guó)TI公司的TMS320F240芯片和PHILIP公司生產(chǎn)的CAN總線控制器SJA1000,組成總線型的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。對(duì)TMS320F240系列DSP與CAN總線構(gòu)成的現(xiàn)場(chǎng)局域網(wǎng)及DSP與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)組成多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的分析與研究。 針對(duì)我國(guó)煤礦中存在的問題,本文在全面、細(xì)致地分析煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)、可靠性及其特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出一種新的解決方案,即以數(shù)字信號(hào)處理器為核心,以CAN現(xiàn)場(chǎng)總線為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò),以光纖傳感器作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備組成監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 本文以甲烷為目標(biāo)氣體,研究了基于近紅外光譜吸收方法的全光纖傳感器。以SLED作光源,以寬帶光源差分吸收、諧波檢測(cè)方法為理論基礎(chǔ),結(jié)合以鎖相放大器為核心的微弱信號(hào)檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)甲烷氣體的濃度監(jiān)測(cè)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件和儀器設(shè)備,對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的可行性。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 諧波檢測(cè) 近紅外吸收光譜 數(shù)字信號(hào)處理器 現(xiàn)場(chǎng)總線
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TP274.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 氣體傳感器的發(fā)展與現(xiàn)狀10-22
• 1.3 課題研究的目的和意義22-23
• 1.4 課題來源及主要研究?jī)?nèi)容23-24
• 第2章 吸收式光纖甲烷濃度檢測(cè)技術(shù)24-40
• 2.1 光譜吸收型光纖氣體檢測(cè)原理24-28
• 2.2 光譜吸收型氣體檢測(cè)方法28-39
• 2.3 本章小結(jié)39-40
• 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)40-62
• 3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能及組成40-45
• 3.2 光纖傳感器部分設(shè)計(jì)45-52
• 3.3 監(jiān)測(cè)單元設(shè)計(jì)52-56
• 3.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)硬件電路56-60
• 3.5 本章小結(jié)60-62
• 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)62-76
• 4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案62
• 4.2 監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)62-65
• 4.3 監(jiān)測(cè)單元軟件設(shè)計(jì)65-71
• 4.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)71-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 第5章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和分析76-83
• 5.1 系統(tǒng)所需主要元器件參數(shù)76-78
• 5.2 光纖鏈路損耗實(shí)驗(yàn)78-79
• 5.3 甲烷氣體吸收實(shí)驗(yàn)79-80
• 5.4 示值對(duì)比實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.5 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)81
• 5.6 誤差分析81-82
• 5.7 本章小結(jié)82-83
• 結(jié)論83-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文89-90
• 致謝90-91
• 作者簡(jiǎn)介91

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