紅外甲烷檢測(cè)儀的響應(yīng)時(shí)間建模與實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】：針對(duì)研制的基于非對(duì)稱橢球聚光鏡/氣室的紅外甲烷(CH4)檢測(cè)系統(tǒng),利用菲克第一定律,建立了用于分析儀器響應(yīng)時(shí)間的數(shù)學(xué)模型,在CH4氣體由橢球氣室內(nèi)向氣室外擴(kuò)散和由氣室外向氣室內(nèi)擴(kuò)散兩種情況下,推導(dǎo)得到了氣室中實(shí)時(shí)CH4濃度與響應(yīng)時(shí)間的關(guān)系表達(dá)式,計(jì)算并分析了響應(yīng)時(shí)間與氣室結(jié)構(gòu)參數(shù)、初始濃度以及目標(biāo)濃度的關(guān)系。計(jì)算結(jié)果顯示,儀器的10~90%的響應(yīng)時(shí)間與氣室的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān),而與氣室內(nèi)的初始濃度和目標(biāo)濃度均無關(guān)。當(dāng)長軸取為7.6cm、開孔直徑分別為0.50cm和2.24cm時(shí),計(jì)算得到的儀器響應(yīng)時(shí)間約為9.42s。利用所制作的非對(duì)稱橢球聚光鏡/氣室和CH4檢測(cè)儀,分別測(cè)量了儀器的響應(yīng)時(shí)間,儀器所處容器的濃度在0~10-4間變化時(shí),其上升和下降時(shí)間分別為7.25s和9.00s;儀器所處容器的濃度在10-3~10-2間變化時(shí),其上升和下降時(shí)間均約8.25s。由于實(shí)驗(yàn)條件未能較好滿足菲克定律要求,實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果存在一定的差異。盡管如此,本文給出的分析理論和相關(guān)模型,在估算具有類似氣室結(jié)構(gòu)的檢測(cè)儀響應(yīng)時(shí)間方面具有應(yīng)用價(jià)值。 【作者單位】： 汕頭大學(xué)工學(xué)院;吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院集成光電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吉林大學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū);
【關(guān)鍵詞】： 紅外技術(shù)與應(yīng)用 甲烷(CH)檢測(cè) 響應(yīng)時(shí)間 菲克定律
【基金】：國家自然科學(xué)基金(61307124,61077074) 國家科技支撐計(jì)劃(2013BAK06B04) 吉林省科技發(fā)展計(jì)劃(20120707,201101036) 長春市國際合作(11GH01) 汕頭大學(xué)科研啟動(dòng)基金(NTF12022) 廣東省教育廳優(yōu)秀青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃(育苗工程)項(xiàng)目(2013LYM_0030)資助項(xiàng)目
【分類號(hào)】：TH83
【正文快照】： mental condition does not satisfy the requirement of the Fick′s law.Further,the proposed analytical the-ory and related models have applicative value in evaluating the response characteristics of the detectiondevice with structure-similar gas-cells.1引

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