基于光纤F-P传感的煤矿瓦斯光谱互相关解调技术的研究

发布时间：2017-08-04 17:17

  本文关键词：基于光纤F-P传感的煤矿瓦斯光谱互相关解调技术的研究

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【摘要】：煤矿灾害事故一直以来都是困扰煤炭开采业的难题。由于煤矿资源多在地表以下,再加上矿井的环境比较恶劣,一旦出现瓦斯泄漏等事故,一般都难以挽回。不仅造成资源的浪费,甚至矿井工人都为此付出生命的代价。于是,煤矿安全的前期预警和实时检测就显得格外重要。随着光纤技术的发展,干涉型传感器作为一种光纤传感器常被应用到瓦斯的检测当中。光纤因传输速度快,而且具有抗电磁干扰,抗腐蚀,在高温,高压的极端环境中都能保持正常工作的优点被广泛应用于工程的实地检测。 本文选用光纤F-P传感器作为研究的对象来进行瓦斯检测装置的设计。首先分析矿井复杂多变的恶劣环境,以及光纤F-P传感器测量技术的应用状况。然后总结了国内外关于这方面的研究成果,提出了应用互相关解调技术对光纤F-P传感的瓦斯光谱进行分析的设想。电路硬件部分以FPGA为控制核心,集成了光谱气室干涉装置,图像采集光电转换模块,AD转化模块,信号传输模块,计算机数据分析的一体化。最后进行硬件电路的设计和软件的仿真来验证其可能性。 本文通过对各个模块功能分别检测验证,证明了装置的可行性。最后通过样本气体的验证来检测装置的性能,通过实验结果的分析,基本上完成了装置的设计,满足其检测需求。
【关键词】：瓦斯监测 互相关解调 F-P传感器 CCD FPGA
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.55
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 课题背景与意义11-12
• 1.2 国内外的研究状况12-14
• 1.3 课题主要研究内容14-15
• 2 系统传感结构的设计15-27
• 2.1 光纤传感光源16-17
• 2.2 激光气体检测系统17-19
• 2.2.1 原位光学传感器17-18
• 2.2.2 开放体系光学传感器18
• 2.2.3 抽取式光学传感器18-19
• 2.3 光纤F-P传感器气室19-20
• 2.4 CCD图像传感器20-21
• 2.5 互相关解调技术21-25
• 2.6 本章小结25-27
• 3 系统硬件电路的设计27-35
• 3.1 系统电路的总结构27
• 3.2 系统的光电转换模块27-32
• 3.2.1 CCD驱动28-30
• 3.2.2 数模转换器30-32
• 3.3 系统控制元件的功能32-33
• 3.3.1 FPGA的选择32-33
• 3.3.2 FPGA功能控制33
• 3.4 本章小结33-35
• 4 系统软件程序的设计35-45
• 4.1 CCD驱动程序35-38
• 4.1.1 CCD驱动程序分析35-36
• 4.1.2 TCD1709D驱动程序运用36-38
• 4.2 数据存储38-43
• 4.2.1 CCD信号处理38-40
• 4.2.2 CCD处理芯片工作时序介绍40-42
• 4.2.3 数据存储程序验证42-43
• 4.3 本章小结43-45
• 5 实验验证与分析45-53
• 5.1 硬件调试45-47
• 5.1.1 CCD驱动调试45-46
• 5.1.2 A/D模块调试46-47
• 5.2 验证性实验47-52
• 5.2.1 功能测试47-49
• 5.2.2 分辨能力测试49-52
• 5.2.3 数据传输速度测试52
• 5.3 本章小结52-53
• 结论53-55
• 参考文献55-59
• 致谢59-61
• 作者简介和读研期间主要科研成果61

【参考文献】

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本文编号：620784