基于棱镜气室的光纤甲烷传感系统的研究

【摘要】：综合运用棱镜气室与谐波检测技术,构建了适用于宽广浓度范围内的光纤甲烷检测系统。以大气环境为背景,基于比尔-朗伯(Beer-Lambert)定律在气体弱吸收时的近似表述,利用背景扣除和比值处理技术,实现了常压下甲烷不同浓度水平(0～20%)的检测。利用渐变折射率透镜(GRIN)气室测量了甲烷在不同浓度时的直接吸收谱,结合现有DFB-LD光源选择甲烷2ν3带的R5支(1648.212nm)作为被测吸收峰。在不同浓度气体配置过程中,进行了系统的在线实验,结果表明系统示值与浓度变化间线性良好,而且系统的稳定性和动态响应特性比较理想。该系统可根据不同现场环境的甲烷浓度水平,选择适当强度的吸收线,通过步进电机调节棱镜中线间的距离,进而改变气室内有效吸收光程,拓展了仪器的应用领域,可作为煤矿巷道或天然气管道沿线的瓦斯监测仪器。 【作者单位】： 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室;石家庄水文水资源勘测局;
【关键词】： 光纤传感 甲烷检测 棱镜气室 谐波检测
【基金】：国家自然科学基金项目(60672015)资助
【分类号】：O433.1
【正文快照】： 引言甲烷是矿井瓦斯的主要成分,约占83%～89%。在我国,瓦斯事故占到煤矿事故的80%以上。当矿井中氧气浓度在12%以上,甲烷浓度在5%～15%范围内,而且有明火存在时,就极易引起瓦斯爆炸[1]。常规便携式瓦斯报警仪或瓦斯传感器多采用催化元件实现气-电转换,这类传感器易受气候条件

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