高速脉冲气源的研制及其对车载甲烷检测仪的性能评估

发布时间：2020-06-02 05:39

【摘要】：随着天然气的广泛应用,燃气泄漏问题越来越严重,做好燃气巡检工作就变得尤为重要。现如今的检测设备按型式大致可分为携带式检测仪、局部检测警报仪、机载式检测仪和遥测系统。对于这些气体检测设备来说,响应时间是非常重要的技术参数,设备响应时间的长短直接影响着设备性能的优劣。然而目前一直没有评估快速气体检测设备响应时间的具体方法。针对这个问题,本文研制了一种高速脉冲气源,可用于评估快速气体检测设备的响应时间。本文分别通过理论分析、实验装置研制以及实验验证的方法进行了课题研究。首先通过理论分析,建立了理论模型。并研制了产生高速脉冲气源的实验装置,对实验装置进行了完善。最后搭建了实验平台,从方案设计、具体过程实施、影响因素分析等几个方面进行了实验验证,从产生方式、响应时间以及适用范围三个方面对研制的高速脉冲气源进行了分析。传统的气体检测仪的响应时间一般为几秒,而车载甲烷检测仪要求响应时间在1秒以内,目前的气体检测标准中没有低于1秒的响应时间的评估方法。本文提出了一种利用高速脉冲气源来评估气体检测仪响应时间的方法。本课题研制的脉冲气源具有高速性,上升时间短至100ms,对于评估快速气体检测设备来说,有着很强的说服性。利用搭建的TDLAS气体检测平台以及研制的实验装置进行了高速脉冲气源的研制,最后得到了上升时间在100ms以内的高速脉冲气源,并利用该脉冲气源对快速气体检测设备进行了性能评估。介绍了该脉冲气源在车载甲烷检测仪中的应用,该脉冲气源的快速性以及专业性将会在车载甲烷检测领域起到一定的推动作用。
【图文】：

示意图,实验装置,示意图,气室

ＩＥＣ６００７９－２９－４逡逑ＩＥＣ标准６００７９－２９－４中，介绍了另一种脉冲气源的产生装图１－２所示。气室可以足够快地进行改变以此来保证在反射之间改变的瞬间不会产生“光束阻挡”状况。气室的横向尺寸要造成光束部分阻塞。气室应该尽可能靠近设备的接收器，，射设备上的不必要的影响。并且这些气室不应该造成波束室窗口的特性（比如材料、厚度和平面度）选择应以最大限真和衰减的影响为标准。气室的纵向长度可以根据气体填充，用于提供标准的积分气体浓度的标准值。气室可以充满测如清洁空气（用于零点设置）和将要混合的气体。用于零点对设备的校准产生较大的影响。环境空气读数和气室中充满的差距应少于量程的２％。必要时，可对气室进行加热，以下冷凝的蒸汽保持气态。逡逑

示意图,实验装置,示意图,气室

Ｅｘｃｅｓｓ邋ｇａｓ逡逑ｏｕｔｌｅｔ逡逑图１－１邋ＩＥＣ标准６００７９－２９－１实验装置示意图逡逑（二）ＩＥＣ６００７９－２９－４逡逑在ＩＥＣ标准６００７９－２９－４中，介绍了另一种脉冲气源的产生装置，其示逡逑意图如图１－２所示。气室可以足够快地进行改变以此来保证在反射板和气室逡逑窗口之间改变的瞬间不会产生“光束阻挡”状况。气室的横向尺寸应该足够逡逑大，不要造成光束部分阻塞。气室应该尽可能靠近设备的接收器，以此来减逡逑少在反射设备上的不必要的影响。并且这些气室不应该造成波束的部分阻逡逑塞。气室窗口的特性（比如材料、厚度和平面度）选择应以最大限度减少反逡逑射、失真和衰减的影响为标准。气室的纵向长度可以根据气体填充物的浓度逡逑来选择，用于提供标准的积分气体浓度的标准值。气室可以充满测试气体，逡逑包括例如清洁空气（用于零点设置）和将要混合的气体。用于零点设置的气逡逑室不能对设备的校准产生较大的影响。环境空气读数和气室中充满的气体读逡逑数之间的差距应少于量程的２％。必要时，可对气室进行加热，以确保可在逡逑室温下冷凝的蒸汽保持气态。逡逑Ｒｅｔｒｏｆｌｅｃｔｏｒ逡逑Ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｇａｓ邋ｃｅｌｌｓ邋ｗｈｉｃｈ邋ｍａｙ邋ｂｅ逡逑ａｌｔｅｒｎａｔｅｌｙ邋ｒｏｔａｔｅｄ邋ｉｎｔｏ邋ｔｈｅ邋ａｘｉｓ逡逑＾逦Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍｅａｓｕｒｉｎｇ邋ｂｅａｍ逡逑Ｔ邋ｉ邋ｙ＼逦／逡逑Ｈ邋卜逦ｙ逦／逦Ｔｒａｎｓｃｅｉｖ软邋ｕｓｅｄ逦ｒｅｔｒｏｍｆｌｅｅｔｏｆ逡逑二，ｆ邋卜：－逦，逦ｏｒ邋ｒｅｃｅｉｖｅｒ邋ｕｓｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ａ邋ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU996.8

【参考文献】