基于TDLAS技术的全量程激光甲烷传感器

发布时间：2019-02-17 18:34

【摘要】：根据煤矿安全生产监控系统对测量甲烷浓度全量程高准确度的需要,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,设计了一种全量程一体化激光甲烷传感器.采用1 653.72nm分布式反馈半导体激光器作为系统光源,单板电路实现激光器驱动、温度控制、信号调制与解调、浓度反演.为兼顾高测量准确度和大动态测量范围,系统在低浓度时利用波长调制技术进行甲烷浓度在线检测;当气体浓度大于阈值时,自动切换到直接吸收检测技术.实验结果表明,该传感器在浓度范围为0~5%内误差小于±0.06%,在浓度范围为5~100%内误差小于真值的±6%,响应时间约为15s,满足矿井实际测量需要.
[Abstract]:According to the need of high accuracy in measuring methane concentration in coal mine safety production monitoring system, based on tunable semiconductor laser absorption spectrum technology, a fully range integrated laser methane sensor is designed. A 1 653.72nm distributed feedback semiconductor laser is used as the system light source. The single board circuit realizes the laser drive, temperature control, signal modulation and demodulation, and concentration inversion. In order to achieve high measurement accuracy and large dynamic measurement range, the system uses wavelength modulation technology to detect methane concentration online at low concentration, and switches to direct absorption detection technology when gas concentration is greater than threshold. The experimental results show that the error of the sensor is less than 卤0.06 in the concentration range of 0 ~ 5% and 卤6 when the error is less than the true value in the concentration range of 5 ~ 100%, and the response time is about 15 s.
【作者单位】： 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室;中国科学技术大学;
【基金】：国家自然科学基金(Nos.11204320,11204319,41405034) 国家科技支撑计划(No.2014BAC17B03) 中国科学院科研装备研制项目(No.Z201315)资助~~
【分类号】：TP212

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本文编号：2425466