中红外激光甲烷传感技术研究

发布时间：2025-04-15 04:14

　　近十年内,国内发生煤矿瓦斯事故将近400次,产生了大量的人身伤亡和经济损失。瓦斯气体的主要成分是甲烷,因此实时监测甲烷气体十分必要。同时,甲烷（CH₄）是仅次于二氧化碳的温室气体,其浓度持续升高对生态和气候产生了不良的影响。此外,甲烷作为易燃易爆气体,在天然气生产、存储、运输等环节存在安全隐患。因此,无论是在环境科学领域或者是公共安全生产领域,对高精度、高灵敏度的甲烷检测仪的需求都尤为迫切。可调谐二极管激光光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术是一种常见的检测甲烷的方法。它精度高、寿命长、选择性好、响应速度快,不会影响待测气体组分。TDLAS系统中最常用的两种技术是直接激光吸收光谱（Direct LaserAbsorption Spectroscopy,DLAS）技术和波长调制光谱（Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS）技术。波长调制光谱技术与锁相放大技术是提高TDLAS系统检测精度的主要技术。本论文研究了一款低功耗、低成本、小体积、基于数字信号处理器（D...

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【部分图文】：

图1.1(a)电化学甲烷传感器结构示意图[12],(b)Testo340的电化学传感器[13]

第1章绪论3二十多种气体[10]的检测。电化学传感器主要分为三类：电流型电化学传感器、电位型电化学传感器和电导型电化学传感器[11]。一般来讲，电化学传感器由三个电极和电解液构成。电极分为传感电极，参考电极和对电极。像所有化学过程一样，电化学反应具有温度依赖性，所以电化学传感器常....

图1.2(a)金属氧化物传感器示意图[23]

3）含有更多的氧化态。因此，与非过渡金属氧化物相比，过渡金属氧化物需要较少的能量就能形成各种各样的金属氧化态，更适合作为传感材料。虽然常用来检测气体的金属氧化物半导体大多数是N型半导体，但也有一些P型半导体。相比而言，N型和P型金属氧化物传感器的主要区别在于：随着温度的升高，N型....

图1.3(a)气相色谱甲烷传感器示意图,(b

吉林大学博士学位论文6图1.3(a)气相色谱甲烷传感器示意图,(b)气相色谱仪中金属氧化物检测器[36]气相色谱检测仪的优点是适合用来分离混合物，灵敏度高，选择性好。缺点是测量结果容易受到环境的影响，测试过程也比较复杂，通常需要把气体收集起来，带到实验室之后进行分析，不适合在线测....

图1.5(a)SAW甲烷传感器检测原理示

吉林大学博士学位论文8被测气体，此时薄膜的物理特性将发生变化，从而通过质量和电阻率的变化等来扰动声表面波的速度和频率[16,51]。由于SAW传感器频率变化很大，这一变化远高于QCM传感器，所以它的灵敏度更高。SAW传感器的感应机制[16,55]如图1.5(a)所示，主要由压电基....

本文编号：4040057