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基于TDLAS的分布式甲烷检测技术的研究

发布时间:2018-01-13 16:36

  本文关键词:基于TDLAS的分布式甲烷检测技术的研究 出处:《武汉邮电科学研究院》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:中国经济的迅速腾飞带动了各行各业的发展,这其中也包括了矿产业。同时它也加大了对矿物能源的需求,但随着矿井的增多,矿难事故也越来越多,这促使人们越来越关注矿井安全问题。这些矿难事故中,瓦斯爆炸占据了大多数,造成的伤害也是最大的,而甲烷气体是造成爆炸事故的瓦斯的主要成分,因此甲烷气体浓度的监测成为解决矿井事故问题的有效途径之一。可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的谐波检测技术是近些年发展起来的基于光谱吸收的痕量气体测量技术,其测量精度高,且能消除激光器光强抖动以及其他系统干扰造成的影响。本文分析了基于TDLAS的二次谐波检测方案在实际应用中系统构造复杂以及稳定性较差的缺点,改为使用一次谐波来的检测方案进行甲烷气体浓度的测量。同时,由于系统中部分光器件价格过高,使用单一探测器来进行大范围监测的成本较高。基于此,本文在谐波检技术的基础上设计了一种时分复用原理的新型的分布式甲烷检测系统,该系统采用分路器将光源出射光分别送至各个气室单元,利用时分复用原理让各气室信号合路传输,然后对解复用后的各路信号进行数据处理,得到待测的浓度信息,从而实现待测甲烷气体浓度的分布式实时检测。本文中对该基于时分复用的分布式系统进行了Simulink仿真,仿真的结果理论上验证了基于时分复用的分布式监测系统的可行性。该系统具有谐波检测技术的优点,且时分复用的引用使得线路的铺设及远程监控更加方便,可以实现煤矿等场所的甲烷气体的分布式监测。
[Abstract]:The rapid development of China's economy has led to the development of various industries, including the mineral industry. At the same time, it has increased the demand for mineral energy, but with the increase in mines, mine accidents are also increasing. This has led people to pay more and more attention to mine safety problems. Gas explosions account for the majority of these accidents, causing the greatest damage, and methane gas is the main component of the gas that caused the explosion. Therefore, monitoring the concentration of methane gas is one of the effective ways to solve mine accidents. Tunable Semiconductor Laser absorption Spectroscopy TDLAS). In recent years, the harmonic detection technology is based on spectral absorption of trace gas measurement technology. Its measurement accuracy is high. And it can eliminate the influence caused by laser intensity jitter and other system interference. This paper analyzes the shortcomings of complex system structure and poor stability of the second harmonic detection scheme based on TDLAS in practical applications. The first harmonic detection scheme is used to measure methane concentration. At the same time, because the price of some optical devices in the system is too high, the cost of using a single detector for large-scale monitoring is high. Based on the harmonic detection technology, a new distributed methane detection system based on time-division multiplexing principle is designed in this paper. The system uses a splitter to send light from the light source to each gas chamber unit. Using the principle of time division multiplexing (TDM), the signals of each chamber can be transmitted together, and then the data of each signal after demultiplexing are processed and the concentration information to be measured is obtained. In order to realize the distributed real-time detection of methane concentration, the distributed system based on time division multiplexing (TDM) is simulated by Simulink in this paper. The simulation results theoretically verify the feasibility of the distributed monitoring system based on time division multiplexing. The system has the advantages of harmonic detection technology and the reference of time division multiplexing makes the laying of lines and remote monitoring more convenient. The distributed monitoring of methane gas in coal mines and other places can be realized.
【学位授予单位】:武汉邮电科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD712.55

【参考文献】

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本文编号:1419676

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