光纤甲烷气体浓度检测系统的设计与实现

发布时间：2016-12-09 18:05

  本文关键词：瓦斯气体浓度光电检测系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《华中科技大学》 2011年

光纤甲烷气体浓度检测系统的设计与实现

柴航  

【摘要】：近年来煤矿瓦斯爆炸事件频发,给国家和个人财产带来严重的危害,因而对矿井进行实时的甲烷浓度检测就显得至关重要。目前,常采用催化燃烧式气体传感器进行甲烷检测,但是这种传感器寿命短,需要经常进行零点和灵敏度的校正,使用很不方便,也不安全。随着近年来光纤技术的发展,基于光谱吸收式光纤气体传感器由于具有灵敏度高、受外界环境影响小、响应速度快、组网方便等优点,而备受人们的关注。 本系统采用光谱吸收式差分检测原理,光源发出的光经过包络滤波片、气室、梳状滤波片后,分离出参考光和信号光,然后采用探测器对两路信号光进行同时检测,最后经过数据采集处理得出甲烷气体的浓度。 本文对光源、传感头、探测器、滤波片以及数据采集和处理等模块进行分析和选择。根据差分检测原理完成了光电信号检测电路的设计开发,利用PIN光电二极管将光信号转化为电信号,同时采用二级放大电路,其中一级放大为直流放大电路,二级为电压放大电路,实现了对微弱电信号的放大处理,达到了电路的设计要求。 根据实验数据以及结论分析,本系统在低浓度可以实现高精度的测量,在浓度低于1%时误差小于0.1%,浓度在1%-4%时,误差小于0.3%,并且有很好的稳定性和灵敏度,基本达到了实验的要求。当然,系统仍有不足之处,还需进一步的测试和改进。

【关键词】：
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP212
【目录】：

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