气体检测，气体排放与回收，激光传感器，二次谐波提取技术下载

weixin_39821526 2023-09-18 09:00:49

本论文运用比尔朗伯特定律及单线光谱吸收原理，吸收光谱选择被测气体特定波长的谱线。以一氧化碳为目标气体，提出基于分布反馈式半导体激光器的波长调制技术、可调谐半导体激光器的传感技术和二次谐波检测技术相结合的方法。 , 相关下载链接：https://download.csdn.net/download/c419907414chen/88289845?utm_source=bbsseo

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可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS) 技术是近年来发展起来的一种新型光纤气体传感器技术，目前这种技术主要有3类方法：谐波幅度法，一、二次谐波幅度比值法，差分法。针对这3类方法的特点与不足进行综合分析，并在此基础上提出了谐波峰平比法（PAPR）。采用该方法设计的光纤甲烷气体传感器性能稳定，样机经相关机构检测后表明，传感器响应时间为10 s，在0～5×10-3的量程内，检测精度达满量程的5%，灵敏度为2×10-5。

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)作为近年来发展起来的一种气体检测技术,具有高分辨率、高灵敏度和快速测量等特点。波长调制光谱信号的二次谐波分量常作为检测信号,用于气体浓度信息的反演。利用MATLAB中的可视化建模仿真平台Simulink,模拟了基于TDLAS的波长调制光谱信号,利用锁相放大原理提取二次谐波分量。采用数字锁相,正交双通道结构实现锁相算法。通过比较不同调制系数下二次谐波信号的变化情况,分析了二次谐波信号与调制系数的关系,以便确定最佳参数,用于二次谐波的提取。

为了准确快速的检测气体浓度，基于可调谐激光吸收光谱法，设计了一套气体传感系统。研制了带有光纤准直的透射式光学传感气室，采用半导体激光器作为光源，气体的吸收光谱信号由光电探测器接收，经锁相放大器检测出谐波信号，用二次谐波和一次谐波的比值来获得气体的浓度，消除了光强波动、粉尘及视窗污染的影响。实验表明，二次谐波和一次谐波的比值与气体浓度值之间的线性相关度可达0.9944，可以准确获得气体的浓度信息。

甲烷是易燃易爆气体,是矿井瓦斯及天然气等多种气体燃料的主要成分。气体爆炸一直是困扰煤矿安全生产的重大难题,因此现场实时检测甲烷气体浓度对于工矿安全运行,人身安全有着至关重要的作用。基于甲烷气体近红外吸收的机理,研究了一种以DFB LD为光源的高灵敏度光谱吸收型光纤甲烷气体传感器。利用光源调制实现气体浓度的谐波检测,用二次谐波与一次谐波的比值来消除光路干扰。建立了谐波检测的数学模型,给出了甲烷气体的测量结果。利用光纤作为传光通道,使得探头可以与测量电路实现完全电隔离,增强了系统的安全性。

采用可调谐半导体激光光谱吸收检测技术(TDLAS)研制的气体探测装置,正在煤矿灾害气体检测领域进行大面积的推广。激光气体传感器的调校周期长,不受水蒸气、粉尘及其他干扰气体影响、测量误差低等特点均是其它种类的传感器所不可比拟的。对基于TDLAS技术的激光气体传感器设计进行详细阐述,旨在提高可调谐激光光谱吸收技术在煤矿灾害气体检测过程中的优势。

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