基于双差分的高精度甲烷浓度探测系统

【摘要】：现有的甲烷浓度检测系统大多采用窄带激光器、可调谐激光器等实现对甲烷特征波长位置的对准,虽然可以有效提高检测精度,但高性能激光器价格昂贵、结构复杂,难以满足实际应用中需要小型化、便携化以及低成本的要求.据此设计了一种基于双差分的高精度甲烷浓度检测系统,设计了浓度差分转换窗口,可获取2组等效于窄带光对准的差分数据,从而实现了仅用宽带红外二极管作为光源的高精度甲烷浓度探测系统.分析了该系统的工作原理,推导了基于双差分的甲烷浓度函数,给出了双差分的算法流程.实验采用LSIPD型PIN光电二极管与C30659型红外探测器采集响应光强,利用GPro 500系列甲烷浓度检测仪作为标准检测设备对系统进行甲烷浓度检测误差分析.结果显示:当甲烷体积分数小于4.0%时,系统平均相对误差小于1.0%;当甲烷体积分数高于4.0%时,系统平均相对误差小于1.5%,验证了系统的可行性. 【作者单位】： 中北大学化工与环境学院;北京宝林建筑安装工程有限公司;
【关键词】： 光谱分析 双差分 甲烷浓度检测 浓度标定
【基金】：科技部国际科技合作项目(2012DFA10680) 国家自然基金(60637010)资助项目
【分类号】：TD712
【正文快照】： 0引言甲烷(CH4)是一种可燃性气体,也是瓦斯的主要成分[1].在工业生产中常常需要测试环境中的甲烷浓度,尤其在井下采矿的过程中,能否准确地获取甲烷浓度信息关系到井下工作人员的安全.市场上的甲烷浓度检测设备多种多样,根据其工作机理划分大致分为催化燃烧型传感器、热导型传

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