基于菲涅耳透镜开放光路天然气泄漏检测系统设计研究

【摘要】：天然气泄漏直接导致能源浪费和环境污染,造成重大经济损失。以可调谐半导体激光吸收光谱技术为基础的光学检测方法具有精度高、选择性强、响应速度快以及远距离遥测等优点,使其成为天然气站场以及天然气输运管道在线监测的理想方法。可调谐半导体激光吸收光谱与谐波探测相结合,设计了一套开放式长光程的用于天然气泄漏监测的实验系统。它以中心波长为1.65μm的分布式反馈InGaAS激光器为光源,利用实心角反射器,在发射端以菲涅耳透镜为光学接收系统,把反射回来的光聚焦到InGaAs探测器。同时,在测量过程中,考虑到光强变化对浓度的影响,并通过归一化光强的方法进行消除,使光强波动引起的误差小于1%。在320 m的光程下模拟管道泄漏实验,系统的检测灵敏度为0.1(10-6体积比),根据光学系统收光效率以及探测器的可探测性能进行分析的最小光强,计算得到该系统可探测的光程可达2 000 m,证明完全满足天然气泄漏检测的需求。 【作者单位】： 中国科学院环境光学与技术重点实验室中国科学院安徽光学精密机械研究所;
【关键词】： 菲涅耳透镜 可调谐半导体激光吸收光谱 天然气 泄漏检测
【基金】：中国科学院知识创新重要方向性项目(KJCX2-SW-W27) 国家自然科学基金项目(50534050)资助
【分类号】：O433.51
【正文快照】： 引言随着我国国民经济的高速发展,能源的需求也在逐年增加,横贯东西纵穿南北的输气干线已经全面实施,天然气在我国能源结构中所占的比例也逐日增大。然而天然气管道漏失现象严重,漏失的天然气量一般大约要占输气总量的10%[1],而且近年来天然气管道泄漏造成的重大事故时有发生

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