車載激光天然氣泄漏檢測系統(tǒng)應(yīng)用研究

【摘要】：近年來,我國天然氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,天然氣泄漏檢測技術(shù)是涉及儲(chǔ)運(yùn)安全的重要監(jiān)控和評(píng)估手段?；诠庾V吸收技術(shù)的車載天然氣檢測裝置,為更有效更精確的發(fā)現(xiàn)泄漏事件、確認(rèn)問題管線提供了新的技術(shù)手段。 課題基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS, Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了車載天然氣泄漏檢測系統(tǒng),并對(duì)其檢測性能進(jìn)行了初步評(píng)估。主要的研究工作有： 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)光電檢測子系統(tǒng),研究激光器的調(diào)制波形驅(qū)動(dòng)與檢測光束的諧波信號(hào)提取方法。在可編程邏輯器件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字的調(diào)制波形生成與正交解調(diào)；設(shè)計(jì)激光器的電流驅(qū)動(dòng),檢測用跨阻放大器等模擬信號(hào)鏈路；設(shè)計(jì)溫度控制裝置,為激光器提供波動(dòng)在毫度量級(jí)的恒溫性能。 設(shè)計(jì)制定車載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及傳輸協(xié)議,基于RS232底層實(shí)現(xiàn)了多主機(jī)協(xié)同操作的令牌結(jié)構(gòu)通信協(xié)議(UDP)。基于PC設(shè)計(jì)可編程測試系統(tǒng)(PTS),并為課題開發(fā)了一套用于測試的監(jiān)本語言(CTS),借助MATLAB Engine實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高級(jí)運(yùn)算及可視化。 使用光纖準(zhǔn)直、擴(kuò)束和聚焦透鏡結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)lm對(duì)射掠掃式檢測探頭,整合光路結(jié)構(gòu)、檢測電路與數(shù)據(jù)分析模塊,在實(shí)驗(yàn)車輛上完成系統(tǒng)部署。在室外條件進(jìn)行了20km/h和60km/h車速下的甲烷氣團(tuán)檢測實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了低于3ppm的檢測限并在實(shí)驗(yàn)中正確檢出了泄漏氣體。 【關(guān)鍵詞】：天然氣泄漏檢測 車載系統(tǒng) 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP274;TN248
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 天然氣在中國10
• 1.2 天然氣泄漏檢測技術(shù)10-13
• 1.2.1 火焰離子檢測11
• 1.2.2 催化燃燒檢測11-12
• 1.2.3 吸收光譜檢測12-13
• 1.3 車載天然氣泄漏檢測系統(tǒng)13-15
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國內(nèi)研究及應(yīng)用情況14-15
• 1.4 課題研究內(nèi)容15-16
• 第二章 關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16-21
• 2.1 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜16-19
• 2.1.1 濃度表征16-19
• 2.1.2 吸收線選擇19
• 2.2 車載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)19-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第三章 光電檢測子系統(tǒng)21-30
• 3.1 調(diào)制波形產(chǎn)生與同步解調(diào)21-25
• 3.1.1 調(diào)制波形生成21-23
• 3.1.2 正交解調(diào)23-25
• 3.2 模擬信號(hào)鏈25-26
• 3.2.1 激光器驅(qū)動(dòng)25-26
• 3.2.2 跨阻放大器26
• 3.3 溫度控制系統(tǒng)26-29
• 3.3.1 溫度采集與PID控制27
• 3.3.2 TEC驅(qū)動(dòng)器27-28
• 3.3.3 溫度控制系統(tǒng)性能測試28-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第四章 數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30-41
• 4.1 數(shù)據(jù)組織與通信機(jī)制31-33
• 4.1.1 通用數(shù)據(jù)格式31-32
• 4.1.2 通用數(shù)據(jù)協(xié)議32-33
• 4.2 可編程測試系統(tǒng)33-40
• 4.2.1 CTS語言34-37
• 4.2.2 外部計(jì)算模塊37-38
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理與顯示38-40
• 4.3 本章小結(jié)40-41
• 第五章 系統(tǒng)裝配與性能評(píng)估41-50
• 5.1 光學(xué)子系統(tǒng)41-43
• 5.1.1 對(duì)射式1m開放光路41-43
• 5.1.2 車載結(jié)構(gòu)裝配43
• 5.2 性能評(píng)估43-49
• 5.2.1 檢測本底測試44-45
• 5.2.2 定濃度氣體實(shí)驗(yàn)45-46
• 5.2.3 現(xiàn)場車載實(shí)驗(yàn)46-49
• 5.3 本章小結(jié)49-50
• 第六章 結(jié)論50-51
• 6.1 全文總結(jié)50
• 6.2 不足與展望50-51
• 附錄51-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 致謝56-57
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況57-58
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表58

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基于B/S結(jié)構(gòu)的長輸石油管線泄漏檢測后臺(tái)處理系統(tǒng)    朱龍舜

鍋爐“四管”泄漏檢測聲學(xué)定位技術(shù)的改進(jìn)    孫文嬌

井區(qū)集輸管線動(dòng)態(tài)模擬法漏點(diǎn)檢測的研究    支煥

輸油管線計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)    張布悅