基于可调谐半导体激光吸收光谱的甲烷传感系统

【摘要】：实验设计了一种基于可调谐二极管激光吸收光谱技术的甲烷传感系统,主要针对宽温度范围、全浓度、高精度的实时检测仪器进行研究。优选1653.7 nm窄线宽分布反馈式激光器作为光源,采用多次反射气室,结合波长调谐和全数字锁相放大器的二次谐波信号检测技术,通过最小二乘法拟合不同温度和不同浓度下的二次谐波测量数据,对检测系统进行背景扣除和温度补偿,高精度地反演出甲烷气体的浓度。实验结果表明,系统在浓度为0~1%时的检测误差小于±0.02%,1%~100%时检测误差小于真值的±2%,响应时间小于10 s。长时间的稳定性测试和高低温实验证实该系统可靠性高,能够稳定工作在宽温度范围内(0℃~40℃)。该系统满足煤矿检测标准的要求,为防治瓦斯突出灾害提供了保障。 【作者单位】： 江南大学物联网工程学院;武汉六九传感科技有限公司;
【关键词】： 光谱学 可调谐二极管激光吸收光谱 二次谐波检测 全数字锁相 温度补偿 甲烷
【基金】：江苏省六大人才高峰计划(DZXX-023) 江苏省产学研联合创新资金-前瞻性联合研究项目(BY2014023-11)
【分类号】：TD712.55;TP212.9
【正文快照】： 1引言煤炭是我国重要的能源资源,在国民生产、生活中起着十分重要的作用。瓦斯爆炸是煤矿安全的最大威胁,据统计瓦斯爆炸事故已占到煤矿事故的80%以上,所造成的伤亡占特大事故伤亡人数的90%以上。矿井瓦斯的主要成分是甲烷,含量约为83%~89%[1],甲烷为易燃、易爆气体,在大气中

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