基于FT-IR原理的矿井混合气体分析技术与装备研究
发布时间：2021-07-05 18:03
我国煤矿井下气体种类多,多为易燃易爆性及有毒有害气体,并且作业空间狭窄,人员很难对有毒有害气体警觉,一旦发生灾害,影响范围很广、救灾危险性大,给矿井生产工作带来极大困难。因此,必须对矿井混合气体进行分析和检测。目前,矿井混合气体分析通常采用传感器法和气相色谱法来实现。但是现有气相色谱分析技术以及传感器存在局限性,急需研究一种全新的基于傅立叶红外光谱原理的在线、快速、精确的矿井混合气体分析方法与装备。基于红外光谱理论合理选择FT-IR光谱仪的关键部件和参数后,通过标准气体光谱扫描实验得到的矿井混合气体红外光光谱数据与支持向量机（SVM）结合建立了矿井气体定性定量分析模型,并在分析模型基础上编写了相应分析软件,形成一整套可用于在线测量矿井混合气体的光谱分析技术与装备。通过实验和现场应用,在分辨率为1cm-1,控温控压气体池且光程为10cm实验条件下,所分析气体的分析精度符合要求,测试结果准确可靠,表明基于FT-IR矿井混合气体分析技术是可行的,所研制的矿井混合气体分析装置是可用的。
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
引言
1 论文主要研究内容、方法和技术路线
1.1 论文主要研究内容
1.2 技术指标
1.3 论文创新点
1.4 研究方法和技术路线
2 矿井混合气体分析技术与装备国内外研究现状
2.1 气相色谱法
2.2 传感器分析法
2.2.1 半导体式传感器
2.2.2 催化燃烧式传感器
2.2.3 红外传感器
2.2.4 电化学传感器
3 红外光谱分析理论基础
3.1 红外吸收光谱简介
3.1.1 红外吸收光谱的产生
3.1.2 红外吸收光谱区域的划分
3.2 红外吸收光谱法
3.2.1 红外吸收光谱法定义
3.2.2 红外吸收光谱法的发展
3.2.3 红外吸收光谱分析法的特点
3.3 红外吸收光谱仪
4 傅里叶变换红外吸收光谱仪技术选型
4.1 FT-IR光谱仪简介
4.2 FT-IR光谱仪工作原理
4.3 FT-IR光谱仪关键部件技术选型
4.3.1 光源
4.3.2 干涉仪
4.3.3 检测器
4.3.4 气体池
5 矿井混合气体气样制备与光谱测试
5.1 样气选择
5.1.1 光程与分辨率选择
5.1.2 确定样气数目和浓度的分布
5.2 样气的制备
5.2.1 质量流量计
5.2.2 程控配气试验台
5.3 标准气体
5.3.1 单组份标准气体
5.3.2 多组分标准气体
5.3.3 自配单组份气体
5.3.4 自配多组分气体
5.4 气体光谱扫描测试实验
6 矿井混合气体的红外光谱分析技术
6.1 极性气体红外光谱的定性分析
6.2 极性气体红外光谱的定量分析
6.2.1 Lambert-Beer定律
6.2.2 支持向量机(SVM)
6.2.3 提取特征变量
6.2.4 气体光谱分辨率分析
6.2.5 气体分析模型
6.2.6 矿用多组分气体分析软件
6.2.7 极性气体实验测试结果及分析
6.3 非极性气体的定量分析
7 研究成果及现场应用
7.1 研究成果
7.1.1 矿井混合气体光谱分析装置原理图
7.1.2 矿井混合气体光谱分析装置
7.2 现场应用
结论
参考文献
附录A 附录内容名称
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层自然发火特征气体的光谱定量分析[J]. 梁运涛,汤晓君,罗海珠,孙勇. 光谱学与光谱分析. 2011(09)
[2]可燃气体传感器研究进展[J]. 宋小坚. 煤气与热力. 2010(05)
[3]GJG10H型红外甲烷传感器[J]. 刘怀森,程伟,高修忠,孙世岭. 煤炭科技. 2010(01)
[4]基于粒子群优化的最小二乘支持向量机在混合气体定量分析中的应用[J]. 李玉军,汤晓君,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2010(03)
[5]粒子群优化算法在混合气体红外光谱定量分析中的应用[J]. 李玉军,汤晓君,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2009(05)
[6]基于SVM的混合气体分布模式红外光谱在线识别方法[J]. 白鹏,冀捐灶,张发启,李彦,刘君华,朱长纯. 光谱学与光谱分析. 2008(10)
[7]煤炭自然发火预测预报的气体指标法[J]. 梁运涛. 煤炭科学技术. 2008(06)
[8]基于核主成分分析和支持向量回归机的红外光谱多组分混合气体定量分析[J]. 郝惠敏,汤晓君,白鹏,刘君华,朱长纯. 光谱学与光谱分析. 2008(06)
[9]用于近红外光谱分析的化学计量学方法研究与应用进展[J]. 褚小立,许育鹏,陆婉珍. 分析化学. 2008(05)
[10]近红外光谱定量检测丙烷和异丁烷[J]. 杜振辉,齐汝宾,张慧敏,尹新,徐可欣. 天津大学学报. 2008(05)
硕士论文
[1]基于傅里叶变换红外光谱分析的火灾气态产物定量监测技术研究[D]. 魏周君.中国科学技术大学 2009
本文编号：3266556
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
引言
1 论文主要研究内容、方法和技术路线
1.1 论文主要研究内容
1.2 技术指标
1.3 论文创新点
1.4 研究方法和技术路线
2 矿井混合气体分析技术与装备国内外研究现状
2.1 气相色谱法
2.2 传感器分析法
2.2.1 半导体式传感器
2.2.2 催化燃烧式传感器
2.2.3 红外传感器
2.2.4 电化学传感器
3 红外光谱分析理论基础
3.1 红外吸收光谱简介
3.1.1 红外吸收光谱的产生
3.1.2 红外吸收光谱区域的划分
3.2 红外吸收光谱法
3.2.1 红外吸收光谱法定义
3.2.2 红外吸收光谱法的发展
3.2.3 红外吸收光谱分析法的特点
3.3 红外吸收光谱仪
4 傅里叶变换红外吸收光谱仪技术选型
4.1 FT-IR光谱仪简介
4.2 FT-IR光谱仪工作原理
4.3 FT-IR光谱仪关键部件技术选型
4.3.1 光源
4.3.2 干涉仪
4.3.3 检测器
4.3.4 气体池
5 矿井混合气体气样制备与光谱测试
5.1 样气选择
5.1.1 光程与分辨率选择
5.1.2 确定样气数目和浓度的分布
5.2 样气的制备
5.2.1 质量流量计
5.2.2 程控配气试验台
5.3 标准气体
5.3.1 单组份标准气体
5.3.2 多组分标准气体
5.3.3 自配单组份气体
5.3.4 自配多组分气体
5.4 气体光谱扫描测试实验
6 矿井混合气体的红外光谱分析技术
6.1 极性气体红外光谱的定性分析
6.2 极性气体红外光谱的定量分析
6.2.1 Lambert-Beer定律
6.2.2 支持向量机(SVM)
6.2.3 提取特征变量
6.2.4 气体光谱分辨率分析
6.2.5 气体分析模型
6.2.6 矿用多组分气体分析软件
6.2.7 极性气体实验测试结果及分析
6.3 非极性气体的定量分析
7 研究成果及现场应用
7.1 研究成果
7.1.1 矿井混合气体光谱分析装置原理图
7.1.2 矿井混合气体光谱分析装置
7.2 现场应用
结论
参考文献
附录A 附录内容名称
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层自然发火特征气体的光谱定量分析[J]. 梁运涛,汤晓君,罗海珠,孙勇. 光谱学与光谱分析. 2011(09)
[2]可燃气体传感器研究进展[J]. 宋小坚. 煤气与热力. 2010(05)
[3]GJG10H型红外甲烷传感器[J]. 刘怀森,程伟,高修忠,孙世岭. 煤炭科技. 2010(01)
[4]基于粒子群优化的最小二乘支持向量机在混合气体定量分析中的应用[J]. 李玉军,汤晓君,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2010(03)
[5]粒子群优化算法在混合气体红外光谱定量分析中的应用[J]. 李玉军,汤晓君,刘君华. 光谱学与光谱分析. 2009(05)
[6]基于SVM的混合气体分布模式红外光谱在线识别方法[J]. 白鹏,冀捐灶,张发启,李彦,刘君华,朱长纯. 光谱学与光谱分析. 2008(10)
[7]煤炭自然发火预测预报的气体指标法[J]. 梁运涛. 煤炭科学技术. 2008(06)
[8]基于核主成分分析和支持向量回归机的红外光谱多组分混合气体定量分析[J]. 郝惠敏,汤晓君,白鹏,刘君华,朱长纯. 光谱学与光谱分析. 2008(06)
[9]用于近红外光谱分析的化学计量学方法研究与应用进展[J]. 褚小立,许育鹏,陆婉珍. 分析化学. 2008(05)
[10]近红外光谱定量检测丙烷和异丁烷[J]. 杜振辉,齐汝宾,张慧敏,尹新,徐可欣. 天津大学学报. 2008(05)
硕士论文
[1]基于傅里叶变换红外光谱分析的火灾气态产物定量监测技术研究[D]. 魏周君.中国科学技术大学 2009
本文编号：3266556
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3266556.html
