基于可调谐激光技术的煤矿用乙烯痕量气体检测系统研究
发布时间：2021-02-08 20:15
我国很早就有煤炭,煤炭本身就具有很强的自燃性,在多样化的煤田开采中极易发生自然且自燃煤层的矿区分布较广。而煤自燃早期预测预报是防治煤层自燃的关键,乙烯对于煤炭火灾的预测测量其温度范围小,我们只需要判定是否在这个温度范围内便可提前预测煤炭井下火灾的提前预知,所以将乙烯作为井下预测火灾的重要指标气体,它是最理想的煤炭火灾中期预测预报指标气体。利用基于可调谐二极管激光吸收光谱学（TDLAS）的气体检测技术可实现准确度高、响应速度快,且在不需要采样的同时便可实现多参数同时检测和无需手动标定等优势,成为实时在线检测气体方法中发展速度最快的1种。本文研究的主要目的是开发出适用于井下的痕量气体乙烯检测系统,以期实现能达到1 × 1 0-6以下检出限的超痕量气体检测系统。而同时其他痕量气体的检测也大多数可以在本系统中实行,说明了本系统具有很强的适用性,同时对痕量气体检测起到了参考作用。通过对气体分子吸收光谱本身特性的研究进行分析并利用波长调制法通过在激光器驱动电流上加载高频调制信号而实现对激光输出频率的调制,并对调制系数及调制频率进行优选,并从仿真出的二次谐波的波形图中完成在1626.03nm处的二次...
【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 气体的检测方法
1.3 可调谐的激光技术及其发展
1.4 乙烯气体在测量上的发展现状
1.5 论文主要研究内容
第2章 可调谐激光乙烯痕量气体检测方法研究
2.1 引言
2.2 可调谐激光乙烯痕量气体检测机理
2.2.1 乙烯气体分子的吸收光谱选择性
2.2.2 具体分析乙烯气体吸收谱线的线型和线宽
2.2.3 Beer-Lambert定律在可调谐激光乙烯痕量气体检测中应用
2.3 可调谐激光乙烯痕量气体检测的检测方法
2.3.1 乙烯痕量气体红外吸收谱线选择
2.3.2 乙烯痕量气体红外吸收谱线波长调制
2.4 本章小结
第3章 可调谐激光乙烯痕量气体检测系统设计
3.1 引言
3.2 可调谐激光乙烯痕量气体检测系统构成及技术路线
3.3 激光器优选
3.4 探测器优选
3.5 长光程气体吸收池结构设计和光路的分析
3.6 可调谐激光乙烯痕量气体检测电路系统设计
3.7 本章小结
第4章 可调谐激光煤矿用乙烯痕量气体检测系统关键技术研究
4.1 引言
4.2 可调谐激光乙烯痕量气体检测的噪声抑制方法
4.2.1 小波变换在乙烯痕量气体检测中的噪声抑制机理
4.2.2 小波变换噪声抑制方法的优选
4.2.3 乙烯痕量气体检测背景及基线噪声的综合抑制方法
4.3 环境因素对乙烯痕量气体检测结果影响的抑制方法
4.3.1 温度对测量结果的影响及其修正方法
4.3.2 压强对测量结果的影响及其修正方法
4.4 乙烯痕量气检测系统的本安防爆措施
4.5 乙烯痕量气检测系统电磁兼容措施
4.5.1 供电电源的抗扰度措施
4.5.2 设备外部接口抗干扰措施
4.5.3 设备硬件抗干扰措施
4.6 本章小结
第5章 实验结果及分析
5.1 引言
5.2 测量精度分析
5.3 本安性能测试和分析
5.4 抗干扰性能测试及分析
5.5 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车用电机驱动系统的电磁兼容技术研究[J]. 窦汝振,王慧波,苟毅彤,程普,杨阳,武金羽. 天津工业大学学报. 2011(06)
[2]基于小波分频与直方图均衡的图像增强算法[J]. 郑辉,吴谨. 现代电子技术. 2010(16)
[3]国内外煤炭工业发展趋势与煤矿安全战略[J]. 黄盛初. 中国煤炭. 2009(09)
[4]北京冬季大气污染物的DOAS监测与分析[J]. 朱燕舞,付强,谢品华,刘文清,彭夫敏,秦敏,林艺辉,司福祺,窦科. 光谱学与光谱分析. 2009(05)
[5]气相色谱的联用技术及其应用[J]. 赵阳. 生命科学仪器. 2009(02)
[6]本安三元配气装置介绍[J]. 于超龙,刘琴. 电气防爆. 2008(03)
[7]气体浓度检测光学技术的研究现状和发展趋势[J]. 郑龙江,李鹏,秦瑞峰,杨俊明. 激光与光电子学进展. 2008(08)
[8]本安型产品火花试验装置及其自动配气系统的介绍[J]. 柳玉磊. 电气防爆. 2008(01)
[9]光声光谱气体探测器的新发展[J]. 陈乐君,刘玉玲,余飞鸿. 光学仪器. 2006(05)
[10]LFM信号基于自适应预白化处理的GLRT检测器[J]. 陈鹏,侯朝焕,马晓川,梁亦慧. 系统工程与电子技术. 2006(08)
硕士论文
[1]电动汽车电机驱动系统的电磁兼容性研究[D]. 刘大亮.浙江工业大学 2012
[2]基于TDLAS技术的痕量气体乙烯的检测分析系统[D]. 陈迎迎.哈尔滨工业大学 2011
[3]采用可调谐激光吸收光谱技术遥测甲烷气体浓度的研究[D]. 姚华.浙江大学 2011
本文编号：3024473
【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 气体的检测方法
1.3 可调谐的激光技术及其发展
1.4 乙烯气体在测量上的发展现状
1.5 论文主要研究内容
第2章 可调谐激光乙烯痕量气体检测方法研究
2.1 引言
2.2 可调谐激光乙烯痕量气体检测机理
2.2.1 乙烯气体分子的吸收光谱选择性
2.2.2 具体分析乙烯气体吸收谱线的线型和线宽
2.2.3 Beer-Lambert定律在可调谐激光乙烯痕量气体检测中应用
2.3 可调谐激光乙烯痕量气体检测的检测方法
2.3.1 乙烯痕量气体红外吸收谱线选择
2.3.2 乙烯痕量气体红外吸收谱线波长调制
2.4 本章小结
第3章 可调谐激光乙烯痕量气体检测系统设计
3.1 引言
3.2 可调谐激光乙烯痕量气体检测系统构成及技术路线
3.3 激光器优选
3.4 探测器优选
3.5 长光程气体吸收池结构设计和光路的分析
3.6 可调谐激光乙烯痕量气体检测电路系统设计
3.7 本章小结
第4章 可调谐激光煤矿用乙烯痕量气体检测系统关键技术研究
4.1 引言
4.2 可调谐激光乙烯痕量气体检测的噪声抑制方法
4.2.1 小波变换在乙烯痕量气体检测中的噪声抑制机理
4.2.2 小波变换噪声抑制方法的优选
4.2.3 乙烯痕量气体检测背景及基线噪声的综合抑制方法
4.3 环境因素对乙烯痕量气体检测结果影响的抑制方法
4.3.1 温度对测量结果的影响及其修正方法
4.3.2 压强对测量结果的影响及其修正方法
4.4 乙烯痕量气检测系统的本安防爆措施
4.5 乙烯痕量气检测系统电磁兼容措施
4.5.1 供电电源的抗扰度措施
4.5.2 设备外部接口抗干扰措施
4.5.3 设备硬件抗干扰措施
4.6 本章小结
第5章 实验结果及分析
5.1 引言
5.2 测量精度分析
5.3 本安性能测试和分析
5.4 抗干扰性能测试及分析
5.5 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车用电机驱动系统的电磁兼容技术研究[J]. 窦汝振,王慧波,苟毅彤,程普,杨阳,武金羽. 天津工业大学学报. 2011(06)
[2]基于小波分频与直方图均衡的图像增强算法[J]. 郑辉,吴谨. 现代电子技术. 2010(16)
[3]国内外煤炭工业发展趋势与煤矿安全战略[J]. 黄盛初. 中国煤炭. 2009(09)
[4]北京冬季大气污染物的DOAS监测与分析[J]. 朱燕舞,付强,谢品华,刘文清,彭夫敏,秦敏,林艺辉,司福祺,窦科. 光谱学与光谱分析. 2009(05)
[5]气相色谱的联用技术及其应用[J]. 赵阳. 生命科学仪器. 2009(02)
[6]本安三元配气装置介绍[J]. 于超龙,刘琴. 电气防爆. 2008(03)
[7]气体浓度检测光学技术的研究现状和发展趋势[J]. 郑龙江,李鹏,秦瑞峰,杨俊明. 激光与光电子学进展. 2008(08)
[8]本安型产品火花试验装置及其自动配气系统的介绍[J]. 柳玉磊. 电气防爆. 2008(01)
[9]光声光谱气体探测器的新发展[J]. 陈乐君,刘玉玲,余飞鸿. 光学仪器. 2006(05)
[10]LFM信号基于自适应预白化处理的GLRT检测器[J]. 陈鹏,侯朝焕,马晓川,梁亦慧. 系统工程与电子技术. 2006(08)
硕士论文
[1]电动汽车电机驱动系统的电磁兼容性研究[D]. 刘大亮.浙江工业大学 2012
[2]基于TDLAS技术的痕量气体乙烯的检测分析系统[D]. 陈迎迎.哈尔滨工业大学 2011
[3]采用可调谐激光吸收光谱技术遥测甲烷气体浓度的研究[D]. 姚华.浙江大学 2011
本文编号：3024473
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