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基于双差分的高精度甲烷浓度探测系统

发布时间:2018-05-10 14:02

  本文选题:光谱分析 + 双差分 ; 参考:《江西师范大学学报(自然科学版)》2016年05期


【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.
[Abstract]:Most of the existing methane concentration detection systems use narrow band lasers and tunable lasers to align the characteristic wavelength positions of methane. Although the detection accuracy can be improved effectively, the high performance lasers are expensive and complex in structure. It is difficult to meet the requirements of miniaturization, portability and low cost in practical applications. Based on this, a high precision methane concentration detection system based on double difference is designed, and a concentration difference conversion window is designed, which can obtain two sets of differential data equivalent to narrow band optical alignment. Thus, a high precision methane concentration detection system using only broadband infrared diode as light source is realized. The working principle of the system is analyzed, the methane concentration function based on double difference is deduced, and the algorithm flow of double difference is given. In the experiment, LSIPD PIN photodiode and C30659 infrared detector were used to collect the response light intensity, and GPro 500 series methane concentration detector was used as the standard detection equipment to analyze the error of methane concentration detection. The results show that when the volume fraction of methane is less than 4.0, the average relative error of the system is less than 1.0, and when the volume fraction of methane is higher than 4.0, the average relative error of the system is less than 1.5, which verifies the feasibility of the system.
【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;
【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

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