中紅外甲烷檢測儀穩(wěn)定性實驗及溫度補償研究

【摘要】：利用甲烷分子在中紅外3.31μm波段的吸收特性,設計并研制了一種便攜式甲烷檢測儀。為了研究儀器的穩(wěn)定性,對其在體積分數(shù)為0×10-6氣體下的輸出電壓信號做了長時間測試,結果顯示,由于環(huán)境溫度發(fā)生變化,半導體電子元件和光學元件參數(shù)以及甲烷分子吸收系數(shù)均發(fā)生漂移,使檢測儀輸出電壓信號的相對漂移達1%。為了抑制溫度變化對儀器檢測性能的影響,進一步實驗研究了儀器輸出電壓隨溫度的變化關系,并根據(jù)這一關系,對溫度漂移造成的信號偏差進行了補償。引入溫度補償后的實驗結果顯示,針對體積分數(shù)為0×10-6的樣品氣體,儀器輸出電壓每周相對波動從1%降至0.46%,體積分數(shù)波動范圍從86×10-6降至37×10-6。針對體積分數(shù)為3250×10-6的樣品氣體,計算了儀器的阿倫方差曲線,當采樣時間大于500s時,阿倫方差幾乎趨于定值,其標準差小于10×10-6。因此,通過溫度補償,在一定程度上消除了環(huán)境溫度的影響,從而改善了儀器的穩(wěn)定性。 【作者單位】： 汕頭大學工學院;吉林大學電子科學與工程學院集成光電子學國家重點聯(lián)合實驗室;
【關鍵詞】： 光電子學 紅外技術與應用 甲烷檢測 溫度補償 儀器穩(wěn)定性
【基金】：國家自然科學基金(61307124,61077074) 國家科技支撐計劃項目(2013BAK06B04) 廣東省教育廳研項目(2013LYM_0030) 吉林省科技發(fā)展計劃項目(20120707,201101036) 長春市國際合作項目(11GH01) 汕頭大學科研啟動基金(NTF12022) 汕頭大學青年科研基金(YR12005)
【分類號】：TQ221.11;O657.33
【正文快照】： 1引言近年來,紅外光譜吸收技術由于其探測范圍廣、靈敏度高、選擇性好、壽命長、響應速度快等優(yōu)點,已廣泛應用于煤礦環(huán)境中易燃易爆氣體檢測以及大氣環(huán)境中污染氣體檢測,如甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、硫化氫(H2S)和氯化氫(HCl)等[1-5]。CH4是造成煤礦爆炸的主要因素之一,及時、

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