光谱吸收型光纤甲烷气体传感器检测方案研究

【摘要】： 甲烷是矿井中主要的有害气体,也是产生温室效应的最主要气体之一研究实时、快速检测甲烷气体浓度的传感器具有重要的理论和现实意义。光谱吸收型光纤气体传感器与其他气体传感器相比具有灵敏度高,气体鉴别能力强,响应速度快,简单可靠等优点,在工业生产、环境监测等领域具有广阔的应用前景。 本文以甲烷为目标气体,对光谱吸收型光纤气体传感器的检测方案进行研究。论文首先阐述了光谱吸收型光纤气体传感器的基本原理,并对甲烷特征谱线进行分析,选定了位于1653.72m的吸收谱线作为检测吸收线,并确定其线参数。其次,较完整的介绍了光谱吸收型光纤气体传感器主要检测技术的基本原理,分析了它们的优缺点、应用场合及技术难点等,并对它们的主要性能进行了总结和比较。 论文重点研究了波长调制技术,介绍了其原理和技术难点；采用基于傅立叶变换的模型对波长调制信号进行了分析,在给出频率调制信号模型的基础上,对强度—频率调制信号进行了理论描述,分析了强度调制对信号特性的影响；在理论分析的基础上,给出了基于波长调制技术的检测方案的总体结构,并针对方案实现的关键问题进行了具体探讨和研究,确定了归一化频率调制振幅和三角波扫描范围,提出去除三角波影响的方法和获取一次谐波中心值的方法；并利用MATLAB软件进行仿真,验证理论分析的正确性和方案的可行性。 【关键词】：甲烷 光谱吸收 光纤气体传感器 检测方案 波长调制
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 光纤气体传感器概述11-13
• 1.1.1 光纤气体传感器的特点11
• 1.1.2 光纤气体传感器的分类11-13
• 1.2 课题研究背景及国内外研究动态13-17
• 1.2.1 课题研究背景13-14
• 1.2.2 光谱吸收型光纤气体传感器的国外研究动态14-16
• 1.2.3 光谱吸收型光纤气体传感器的国内研究动态16-17
• 1.3 课题的研究意义及主要研究内容17-18
• 第2章 光谱吸收型光纤气体传感器的理论基础18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 光谱学基本理论18-24
• 2.2.1 分子的内部运动及能级18-19
• 2.2.2 分子红外光谱的形成19-20
• 2.2.3 气体分子选择吸收理论20
• 2.2.4 气体分子吸收谱线线型20-22
• 2.2.5 比尔—朗伯定律22-24
• 2.3 光谱吸收型光纤气体传感器的工作原理24-25
• 2.4 甲烷气体特征吸收谱线分析25-27
• 2.4.1 谱线的选择25-26
• 2.4.2 谱线参数的确定26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 光谱吸收型光纤气体传感器的检测方法28-40
• 3.1 差分吸收检测技术28-30
• 3.1.1 单波长差分吸收技术28-29
• 3.1.2 双波长差分吸收技术29-30
• 3.2 调制技术30-38
• 3.2.1 光强调制31
• 3.2.2 浓度调制31-32
• 3.2.3 波长调制32-38
• 3.3 各种检测方法的比较38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 波长调制(WM)理论分析40-54
• 4.1 引言40
• 4.2 基于傅立叶变换的理论模型40-51
• 4.2.1 频率调制(FM)信号模型40-42
• 4.2.2 强度—频率调制(IM-FM)信号模型42-45
• 4.2.3 仿真分析45-51
• 4.3 基于泰勒级数展开的分析模型51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 波长调制浓度检测方案研究54-67
• 5.1 检测方案总体结构54-55
• 5.2 方案实现关键问题分析与仿真55-64
• 5.2.1 归一化频率调制振幅m的选择55-57
• 5.2.2 三角波扫描范围的确定57-61
• 5.2.3 三角波影响的去除61-63
• 5.2.4 一次谐波中心值的获取63-64
• 5.3 浓度检测结果分析64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果74-75
• 致谢75

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

光谱吸收式光纤气体检测理论及技术研究    张可可

吸收型光纤CO气体传感器信号处理技术的研究    胡丹

CH_4气体光纤传感器的研究    叶险峰,汤伟中

红外光纤甲烷监测系统的分析与设计    张明珠

光干涉式甲烷浓度检测系统的研制    王子江,潘云,叶向荣,夏益民

旋转电容滤波器特性分析    张利华;

气体峰值吸收系数随压强变化关系的理论分析    马维光,尹王保,黄涛,赵延霆,李昌勇,贾锁堂

光纤化学传感器及其发展现状    范世福,陈莉,肖松山,李彦芳

连续波调频技术复用的光纤气体多点传感系统    喻洪波,何海律,靳伟,廖延彪,李艳和

可调谐二极管激光吸收光谱法监测环境空气中甲烷的浓度变化    阚瑞峰,刘文清,张玉钧,刘建国,董凤忠,王敏,高山虎,陈军,王晓梅

监测甲烷浓度的红外光吸收法光纤传感器    李 虹

矿用光纤瓦斯气体传感器    殷健,刘俊波,李学来

光纤光学式甲烷气体传感器的设计与实验研究    张景超

基于光谱吸收的光纤式有害气体测量技术的研究    王艳菊

光谱吸收式光纤甲烷气体传感器的研究    郭廷荣

光纤甲烷传感技术研究    刘晓冬

甲烷中红外检测系统结构设计及实验研究    张宇

光纤布拉格光栅在火灾监测中的应用    张鑫;

物理光学课程教学改革与实践    王伟;

有机电致发光薄膜的研制    范希智,李刚正

近红外激光二极管在气体传感中的应用    叶险峰,汤伟中

CH_4气体光纤传感器的研究    叶险峰,汤伟中

基于固体腔F-P标准具的可调谐自适应光滤波器    杨四刚,潘晴,胡必春,李林

用波长扫描法测试光纤偏振模色散    涂建坤,陆润华,江斌,依晓春,沈奶连

热真空环境中超亮白光LED发光强度性能研究    王璘;计忠瑛;王忠厚;刘学斌;

光谱吸收光纤气体传感技术探讨    邓广福;刘光达;田磊;孟磊;朱平;

光纤光栅式甲烷浓度差分检测系统研究    管立君;张景超;褚衍平;刘宇蕾;

数字滤波技术在激光光谱温室气体监测中的应用    阚瑞峰;刘文清;张玉钧;刘建国;王敏;陈东;陈玖英;夏惠;方曦;崔益本;

可调谐半导体激光吸收光谱技术在自然发火预测预报中的应用研究    尚盈;魏玉宾;王昌;李艳芳;张婷婷;

具有自诊断功能的光纤激光瓦斯传感器    李艳芳;魏玉宾;赵燕杰;张婷婷;王昌;刘统玉;

调谐二极管激光吸收光谱的线形误差分析与校正方法    高楠;杜振辉;齐汝宾;马艺闻;高东宇;陈文亮;汪曣;

开放式农田氨气的高灵敏激光在线监测    何莹;张玉钧;朱安宁;王立明;阮俊;崔益本;杨淑莉;杨文亮;吉丽青;

基于数字核心控制模块的工业有毒气体实时在线监测仪    张志荣;董凤忠;王煜;庞涛;吴边;涂郭结;夏滑;倪志波;杨阳;徐明明;

光信息科学与技术专业课程改革研究    王晓玲;郎晓萍;牛春晖;

基于可调谐二极管激光吸收光谱的高精度痕量气体浓度定量反演方法    王晓梅;张玉钧;刘文清;涂兴华;阚瑞峰;王铁栋;王敏;陈东;刘建国;

高灵敏激光光谱温室气体监测仪性能测试    阚瑞峰;刘文清;张玉钧;刘建国;王敏;陈军;王晓梅;陈玖英;崔益本;

光纤瓦斯传感器    王允韬;蔡海文;耿建新;方祖捷;

光纤CRDS流体传感的理论与实验研究    姜萌

强度调制型光纤传感器建模分析与设计实现    朱珊莹

调谐激光吸收光谱技术在典型灾害气体检测中应用研究    祝玉泉

材质表面散射光偏振特性分析用于空间目标探测的研究    徐实学

新型光学微腔和微腔激光器生物传感效应研究    李皓

基于吸收光谱法的光纤气体传感器及传感网络    余贶琭

分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究    刘永莉

太赫兹波传输及传感若干问题的研究    崔海霞

连续波腔衰荡光谱技术特性及在气体浓度测量中应用研究    杨秋霞

基于cryptophane修饰SiO_x纳米线的荧光猝灭型化学传感器研究    陶传义

无掩模光刻系统的研究与设计    饶玉芳

基于嵌入式Linux的红外呼气酒精检测系统的研究及开发    熊业攀

折射率调制光纤气体传感系统设计与研究    贾林涛

数字化光纤气体检测系统方案研究    杨蕊

近红外光纤甲烷气体检测系统方案设计与实现    石建中

气体检测系统中稳定LD工作的关键技术研究    贺俊博

WCDMA-RNC告警相关性研究    张玉玲

人体呼出氨气的光声光谱检测技术研究    李良

单块晶体集成的Crossbar网络的优化设计与制作    付丽丽

便携式甲烷气体检测仪    刘飞

CH_4气体光纤传感器的研究    叶险峰,汤伟中

大功率半导体激光器驱动器的研究与设计    邓军,单江东,张娜,田小建

吸收式光纤甲烷气体传感器的研究    王玉田,郭廷荣,王莉田,侯培国

透射式光纤甲烷气体传感器的研究    王玉田,郭增军,王莉田,侯培国

光纤气体传感器的研究    王玉田,王莉田,郑龙江,侯陪国

一种基于TDLAS谐波探测技术的甲烷传感器    陈玖英;刘建国;张玉钧;阚瑞峰;王敏;陈东;崔益本;

可调谐半导体激光波长调制光谱信号分析    陈东;贾兆丽;

差分吸收式光纤甲烷气体传感器的研究    王玉田,郭增军,王莉田

自聚焦透镜在传感应用中的研究进展    谭久彬,张杰

基于TDLAS的气体温度测量    王健;黄伟;顾海涛;李鹰;刘立鹏;高秀敏;

垂直腔面发射激光器的研制及其特性分析    晏长岭

基于光谱吸收光纤甲烷气体传感系统的研究    郭增军

甲烷气体分子高灵敏高分辨吸收光谱的理论与实验研究    马维光

光纤光学式甲烷气体传感器的设计与实验研究    张景超

甲烷与一氧化碳浓度光学检测    曲艺

基于光谱吸收的光纤式有害气体测量技术的研究    王艳菊

基于可调谐激光吸收光谱技术的气体在线检测及二维分布重建研究    李宁

光纤CO气体传感器的理论建模及设计实现    撒继铭

基于光谱吸收的瓦斯检测技术及实验研究    吴希军

数字化光纤气体检测系统方案研究    杨蕊

近红外光纤甲烷气体检测系统方案设计与实现    石建中

气体检测系统中稳定LD工作的关键技术研究    贺俊博

光谱吸收式光纤甲烷气体传感器的研究    郭廷荣

光谱吸收式光纤甲烷气体传感系统的研究    刘瑾

光谱吸收型光纤气体传感器的研究    张爱军

光纤气体传感器的研究    冉昌艳

基于谐波检测技术的光谱吸收光纤乙炔气体传感器的研究    王久龙

基于红外吸收法的光纤一氧化碳传感系统的研究    田学航

光纤甲烷传感技术研究    刘晓冬

CH_4气体光纤传感器的研究    叶险峰,汤伟中

1.3 μm InGaAsP低电流超辐射发光二极管组件    李金良,朱志文

1.55 μm InGaAsP/InP超辐射发光二极管组件    李金良,朱志文

红外光纤甲烷监测系统的分析与设计    张明珠

相位可调射频有源移相器设计    白晓东,周洪直,李坚,王玉梅,李大刚

拉曼光谱学用于监测变压器油中的甲烷气体的研究    刘,黄尚廉,陈伟民,黎学明,张玉奇

光纤气体传感器的研究    阎卫平,刘文琦,牛德芳,汤素芬

检测NO气体的双臂式光纤束传感系统的研究    张晓萍,宁庭勇,张晓亚

光纤光栅调制式光纤甲烷气体传感器的研究    王玉田,刘瑾,杨海马

光纤乙炔气体检测系统的研究    刘泉,林海燕

基于光谱吸收光纤甲烷气体传感系统的研究    郭增军

光纤光学式甲烷气体传感器的设计与实验研究    张景超

光谱吸收式光纤甲烷气体传感器的研究    郭廷荣

光谱吸收式变压器油中乙炔气体浓度测量仪的研究    孟宗

光谱吸收式光纤甲烷气体传感系统的研究    刘瑾

煤矿瓦斯爆炸预警技术研究    熊廷伟

光纤气体传感器的研究    冉昌艳

用LED作光源的光纤甲烷气体传感器及其检测系统的研究    张洁

高灵敏度光纤气体传感器的研究    彭勇

利用光纤甲烷气体传感器实现井下气体的分布式测量    周游;刘永智;

光纤甲烷气体传感器的研究    王书涛;车仁生;王玉田;张洁;张景超;

光纤CH_4气体传感器的实验研究    乔学光;王佳;贾振安;赵大壮;周红;武婧;

光纤甲烷气体传感器的研究    刘文琦,牛德芳

光纤气体传感器的研究    王玉田,王莉田,郑龙江,侯陪国

成象光谱图象光谱吸收鉴别模型与矿物填图研究    王晋年，郑兰芬，童庆禧

差动吸收式光纤气体传感器研究    关晓平

透射式光纤甲烷气体监测系统的研究    孟宗

多通道多气体光纤传感技术的研究    余鑫;王洪海;赵磊;李珍珍;

光学式低浓度甲烷气体传感器的研究    王琢;曹家年;张可可;冯琳琳;

采用稳频DFBLD光源的光谱吸收式甲烷光纤检测系统研究    王书涛;

基于DFB LD的光纤甲烷浓度传感系统研究    王鹏;张记龙;王志斌;李晓;田二明;阎鹤;

三亚湾水体的光谱分布及颗粒物的光谱吸收模式    杨顶田;曹文熙;杨跃忠;李彩;

全光纤瓦斯传感系统研制及其在煤矿中的应用    魏玉宾;倪家生;李艳芳;王昌;刘统玉;

还原和氧化处理对SBN晶体光谱吸收特性的影响    赵建林;S.Kapphan;

气体浓度在线检测系统的设计    王玉田;王聪;韩昭明;

基于谐波检测的光纤传感器对甲烷检测的研究    杨洋;黄亮;王书涛;

光谱吸收在瓦斯检测中的应用    李雯;陈国民;

光谱吸收型CO气体传感器的研究    王晓丽;刘瑾;周浔;

用户至上：密友的世纪追求    本报记者 王亚丽

龙虾煮后变红的量子理论    李宓

巨化股份CFCS生产线获保留    陈健健

1秒钟测出准确数据    本报记者　　何聪

聚光太阳能市场高速扩张    辛华

储备未来    本报记者 李约汉 本报通讯员 周林

干法复合中的问题及对策    陈昌杰

中药产业革命发轫    王域城

智能纤维研究揭秘    王艳玲 沈新元

质量——“长城”永恒的追求    刘红 刘喜军

光谱吸收式光纤气体检测理论及技术研究    张可可

光纤CO气体传感器的理论建模及设计实现    撒继铭

光谱吸收型光纤气体传感技术研究    齐洁

基于光谱吸收的光纤式有害气体测量技术的研究    王艳菊

基于光谱吸收的瓦斯检测技术及实验研究    吴希军

基于光谱吸收光纤甲烷气体传感系统的研究    郭增军

强度调制型光纤传感器建模分析与设计实现    朱珊莹

光纤光学式甲烷气体传感器的设计与实验研究    张景超

卫星红外辐射特性研究    张伟清

基于可调谐激光光谱的矿井瓦斯气体传感系统的研究    邓广福

光谱吸收式光纤甲烷气体传感器的研究    郭廷荣

单光纤环甲烷气体传感器的研究    郭旋

光谱吸收型光纤气体传感器的研究    张爱军

光纤气体传感器的研究    冉昌艳

基于光谱吸收法的乙烯气体浓度检测系统研究    杨雪玲

基于光谱吸收法的光纤硫化氢气体传感器的研究    吴兵兵

Bragg光纤在气体传感方面的理论研究    贾清

红外光谱吸收型光纤一氧化碳传感器的研究    田卡丽

基于红外差分检测的甲烷气体传感器研制    董肖节

煤矿瓦斯多通道光纤传感检测仪的研究与开发    李政颖