基于雙差分的高精度甲烷濃度探測系統(tǒng)

【摘要】：現(xiàn)有的甲烷濃度檢測系統(tǒng)大多采用窄帶激光器、可調(diào)諧激光器等實現(xiàn)對甲烷特征波長位置的對準,雖然可以有效提高檢測精度,但高性能激光器價格昂貴、結構復雜,難以滿足實際應用中需要小型化、便攜化以及低成本的要求.據(jù)此設計了一種基于雙差分的高精度甲烷濃度檢測系統(tǒng),設計了濃度差分轉換窗口,可獲取2組等效于窄帶光對準的差分數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)了僅用寬帶紅外二極管作為光源的高精度甲烷濃度探測系統(tǒng).分析了該系統(tǒng)的工作原理,推導了基于雙差分的甲烷濃度函數(shù),給出了雙差分的算法流程.實驗采用LSIPD型PIN光電二極管與C30659型紅外探測器采集響應光強,利用GPro 500系列甲烷濃度檢測儀作為標準檢測設備對系統(tǒng)進行甲烷濃度檢測誤差分析.結果顯示:當甲烷體積分數(shù)小于4.0%時,系統(tǒng)平均相對誤差小于1.0%;當甲烷體積分數(shù)高于4.0%時,系統(tǒng)平均相對誤差小于1.5%,驗證了系統(tǒng)的可行性. 【作者單位】： 中北大學化工與環(huán)境學院;北京寶林建筑安裝工程有限公司;
【關鍵詞】： 光譜分析 雙差分 甲烷濃度檢測 濃度標定
【基金】：科技部國際科技合作項目(2012DFA10680) 國家自然基金(60637010)資助項目
【分類號】：TD712
【正文快照】： 0引言甲烷(CH4)是一種可燃性氣體,也是瓦斯的主要成分[1].在工業(yè)生產(chǎn)中常常需要測試環(huán)境中的甲烷濃度,尤其在井下采礦的過程中,能否準確地獲取甲烷濃度信息關系到井下工作人員的安全.市場上的甲烷濃度檢測設備多種多樣,根據(jù)其工作機理劃分大致分為催化燃燒型傳感器、熱導型傳

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