中红外甲烷检测仪稳定性实验及温度补偿研究

【摘要】：利用甲烷分子在中红外3.31μm波段的吸收特性,设计并研制了一种便携式甲烷检测仪。为了研究仪器的稳定性,对其在体积分数为0×10-6气体下的输出电压信号做了长时间测试,结果显示,由于环境温度发生变化,半导体电子元件和光学元件参数以及甲烷分子吸收系数均发生漂移,使检测仪输出电压信号的相对漂移达1%。为了抑制温度变化对仪器检测性能的影响,进一步实验研究了仪器输出电压随温度的变化关系,并根据这一关系,对温度漂移造成的信号偏差进行了补偿。引入温度补偿后的实验结果显示,针对体积分数为0×10-6的样品气体,仪器输出电压每周相对波动从1%降至0.46%,体积分数波动范围从86×10-6降至37×10-6。针对体积分数为3250×10-6的样品气体,计算了仪器的阿伦方差曲线,当采样时间大于500s时,阿伦方差几乎趋于定值,其标准差小于10×10-6。因此,通过温度补偿,在一定程度上消除了环境温度的影响,从而改善了仪器的稳定性。 【作者单位】： 汕头大学工学院;吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室;
【关键词】： 光电子学 红外技术与应用 甲烷检测 温度补偿 仪器稳定性
【基金】：国家自然科学基金(61307124,61077074) 国家科技支撑计划项目(2013BAK06B04) 广东省教育厅研项目(2013LYM_0030) 吉林省科技发展计划项目(20120707,201101036) 长春市国际合作项目(11GH01) 汕头大学科研启动基金(NTF12022) 汕头大学青年科研基金(YR12005)
【分类号】：TQ221.11;O657.33
【正文快照】： 1引言近年来,红外光谱吸收技术由于其探测范围广、灵敏度高、选择性好、寿命长、响应速度快等优点,已广泛应用于煤矿环境中易燃易爆气体检测以及大气环境中污染气体检测,如甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)和氯化氢(HCl)等[1-5]。CH4是造成煤矿爆炸的主要因素之一,及时、

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