开放式激光甲烷和硫化氢气体探测器研制

发布时间：2021-04-14 15:07

　　为了解决现场对甲烷和硫化氢气体不能同时实时测量分析的问题,采用先进的可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy TDLAS）技术和应用分频调制技术,并结合数字信号处理（Digital Signal Processor DSP）平台,设计了一款适用于现场开放空间的大范围、对甲烷和硫化氢连续同时监测的激光气体探测器。该探测器具有响应速度快、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、抗其它气体干扰等优点。在天然气采集站等场合进行监测,在有甲烷和硫化氢气体泄漏发生时,及时输出报警信号,以便采取进一步的预防、补救措施,从而有效地预防甲烷和硫化氢气体泄漏事故的发生,保障人民生命财产的安全。 

【文章来源】：自动化与仪器仪表. 2020,(08)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

开放式激光多组分气体探测系统原理框图

图2 开放式激光多组分气体探测系统原理框图光学部分主要由位于发射端的光纤耦合器、扩光束准直用的凸透镜和接收端汇聚接收发射端发出光用的凸透镜组成。激光器A的尾纤出光和激光器B的尾纤出光经过光纤耦合器耦合为一束光,耦合的光经过发射端的凸透镜准直扩束,在开放空间传输一定距离(大于100米)后,经接收端的凸透镜汇聚到处于焦点位置的PD上,经TIA电路完成光信号到电信号的转换。借助瞄准镜辅助对准设备,实现了远距离的发射端和接收端的光路对准。

系统的测量控制部分由DSP系统测量控制流程,如ADC采样控制、DAC输出控制、激光器使能控制、PID算法的温度控制以及傅里叶变换等,系统测量控制流程图如图4所示。实验系统上电以后,首先完成DSP初始化及外设的配置;发射端读取激光器的参数信息,分别通过PID算法控制激光器温度进行发光,接收端读取标定信息,控制ADC采集电路进行采集,采集到的信号进行数据处理,依据标定信息进行插值运算,从而获得浓度信息。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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本文编号：3137534