基于菲涅耳透鏡開放光路天然氣泄漏檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

【摘要】：天然氣泄漏直接導(dǎo)致能源浪費(fèi)和環(huán)境污染,造成重大經(jīng)濟(jì)損失。以可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)為基礎(chǔ)的光學(xué)檢測(cè)方法具有精度高、選擇性強(qiáng)、響應(yīng)速度快以及遠(yuǎn)距離遙測(cè)等優(yōu)點(diǎn),使其成為天然氣站場(chǎng)以及天然氣輸運(yùn)管道在線監(jiān)測(cè)的理想方法。可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜與諧波探測(cè)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一套開放式長(zhǎng)光程的用于天然氣泄漏監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。它以中心波長(zhǎng)為1.65μm的分布式反饋InGaAS激光器為光源,利用實(shí)心角反射器,在發(fā)射端以菲涅耳透鏡為光學(xué)接收系統(tǒng),把反射回來(lái)的光聚焦到InGaAs探測(cè)器。同時(shí),在測(cè)量過(guò)程中,考慮到光強(qiáng)變化對(duì)濃度的影響,并通過(guò)歸一化光強(qiáng)的方法進(jìn)行消除,使光強(qiáng)波動(dòng)引起的誤差小于1%。在320 m的光程下模擬管道泄漏實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度為0.1(10-6體積比),根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)收光效率以及探測(cè)器的可探測(cè)性能進(jìn)行分析的最小光強(qiáng),計(jì)算得到該系統(tǒng)可探測(cè)的光程可達(dá)2 000 m,證明完全滿足天然氣泄漏檢測(cè)的需求。 【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院環(huán)境光學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所;
【關(guān)鍵詞】： 菲涅耳透鏡 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜 天然氣 泄漏檢測(cè)
【基金】：中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新重要方向性項(xiàng)目(KJCX2-SW-W27) 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50534050)資助
【分類號(hào)】：O433.51
【正文快照】： 引言隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,能源的需求也在逐年增加,橫貫東西縱穿南北的輸氣干線已經(jīng)全面實(shí)施,天然氣在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中所占的比例也逐日增大。然而天然氣管道漏失現(xiàn)象嚴(yán)重,漏失的天然氣量一般大約要占輸氣總量的10%[1],而且近年來(lái)天然氣管道泄漏造成的重大事故時(shí)有發(fā)生

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