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空芯光子晶体光纤传感器在瓦斯检测系统中的应用

发布时间:2017-04-26 13:02

  本文关键词:空芯光子晶体光纤传感器在瓦斯检测系统中的应用,,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:因为瓦斯而引发的煤矿灾害事故一直以来都对安全生产、煤矿工人的生命形成巨大的威胁,所以各国一直都没停止过对瓦斯检测领域的研究与探索。虽然,从古至今人们一直在寻求完美的瓦斯检测方法与设备来提高瓦斯浓度测量的精准度与灵敏性,降低事故灾害的发生率,但是,现有的各类瓦斯浓度检测方法始终存在着一些不足。所以,煤矿开采业十分需要一种检测效果好,满足煤矿安全生产的瓦斯浓度检测系统,以减少瓦斯爆炸事故的发生,保障井下安全作业。 本文在分析了空芯光子晶体光纤传感器的性能的基础上,将空芯光子晶体光纤传感器应用到瓦斯检测系统,构建了一个完整的检测体系。采用MXSLD-CS65M5A型号的半导体激光器、空芯PCF F-P传感器、PDA30G型号光电转换器,LCT2245的ADC、EP2C5Q208C8的FPGA以及型号为CY7C68013A的USB芯片,并对每个器件都进行了介绍。其中,FPGA实现对ADC以及USB芯片的控制,实现数据的采集、存储等功能。系统的软件部分采用Dataview ver1.33,可对不同浓度的瓦斯气体进行检测。最后,通过一系列的实验对整个系统进行验证,证明它的实用性。 经过实验,从所得数据与结果可知,本文所设计的瓦斯浓度检测系统测量结果准确,性能稳定,工作时不受温度影响。
【关键词】:空芯光子晶体光纤 瓦斯 FPGA DataView Ver.1.33
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TD712.5;TP212
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • Contents10-13
  • 1 绪论13-17
  • 1.1 研究背景13-14
  • 1.2 国内外发展现状与不足14-16
  • 1.3 本论文的主要工作16-17
  • 2 空芯PCF传感器17-37
  • 2.1 光纤传感器的原理与分类17-18
  • 2.2 光子晶体18-24
  • 2.2.1 光子晶体光纤的基本概念18-19
  • 2.2.2 光子晶体光纤的导光机制19-24
  • 2.3 基于空芯PCF的F-P干涉传感器24-31
  • 2.3.1 空芯PCF简介24-26
  • 2.3.2 空芯PCF F-P传感器的结构及原理26-27
  • 2.3.3 空芯PCF F-P干涉传感器的制作27-28
  • 2.3.4 空芯PCF光纤和单模光纤的耦合理论28-29
  • 2.3.5 空芯PCF F-P干涉传感器的端而损耗分析29-31
  • 2.4 空芯PCF F-P干涉传感器特性31-36
  • 2.4.1 灵敏性31-32
  • 2.4.2 腔长特性32-33
  • 2.4.3 温度特性33-34
  • 2.4.4 抗压特性34
  • 2.4.5 抗曲特性34-36
  • 2.5 本章小结36-37
  • 3 构建基于空芯PCF F-P传感器的瓦斯检测系统37-49
  • 3.1 基于空芯PCF F-P传感器的瓦斯检测系统的结构37
  • 3.2 基于空芯PCF F-P的瓦斯检测系统的器件选择37-47
  • 3.2.1 激光器控制电路37-38
  • 3.2.2 激光器的选择38-40
  • 3.2.3 气室的选择40-42
  • 3.2.4 光电探测器的选择42
  • 3.2.5 模拟信号调理电路42-43
  • 3.2.6 ADC43-45
  • 3.2.7 FPGA45-46
  • 3.2.8 USB芯片46-47
  • 3.2.9 计算机47
  • 3.3 本章小结47-49
  • 4 数据采集系统的设计与实现49-61
  • 4.1 FPGA与A/D接口的设计50-51
  • 4.2 FPGA时钟模块的设计51-52
  • 4.3 FPGA缓存模块的设计52-55
  • 4.4 FPGA与USB控制器的设计55-59
  • 4.4.1 CY7C68013A的接口56-57
  • 4.4.2 固件设计57-59
  • 4.5 本章小结59-61
  • 5 检测软件61-65
  • 5.1 DataView Ver.1.33软件的介绍61
  • 5.2 DataView Ver.1.33软件的使用61-64
  • 5.3 本章小结64-65
  • 6 瓦斯检测系统的实验结果及其分析65-73
  • 6.1 系统初始化实验65-66
  • 6.2 系统温度实验66-67
  • 6.3 系统灵敏性实验67-69
  • 6.4 系统对比测试69-70
  • 6.5 系统稳定性实验70-71
  • 6.6 本章小结71-73
  • 7 总结与展望73-75
  • 7.1 论文总结73
  • 7.2 展望73-75
  • 参考文献75-79
  • 致谢79-81
  • 作者简介81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 杨义台;孙未;张义栋;;基于FPGA的激光数据采集系统的设计[J];电子质量;2011年05期

2 徐圣奇;董长哲;刘伟伟;母国光;;一种基于空芯光子晶体光纤的气体检测装置研究[J];航天返回与遥感;2011年04期

3 程同蕾;李曙光;周桂耀;侯蓝田;;空芯光子晶体光纤纤芯中的功率分数及其带隙特性[J];中国激光;2007年02期

4 段德稳;饶云江;朱涛;樊颜恩;;基于空芯光子晶体光纤的在线法-珀标准件制作与应用[J];中国激光;2010年10期

5 ;国务院办公厅转发发展改革委安全监管总局关于进一步加强煤矿瓦斯防治工作若干意见的通知[J];江西省人民政府公报;2011年12期

6 买买提·吉力力;;煤矿瓦斯爆炸的原因及防治措施[J];企业导报;2010年06期

7 吴斌;李照阳;万江;邓婷婷;;浅谈瓦斯爆炸事故的预防措施[J];科技资讯;2009年18期


  本文关键词:空芯光子晶体光纤传感器在瓦斯检测系统中的应用,由笔耕文化传播整理发布。



本文编号:328483

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