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    [分享]近紅外波長瓦斯?jié)舛葯z測技術(shù) [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2006-09-23
    瓦斯氣體濃度的檢測在煤炭、化工、石油和其它工業(yè),尤其在礦物質(zhì)的開采中極為重要。瓦斯氣體是一種可燃、可爆性氣體,其爆炸上限為15Vol%,下限為5Vol%。 其引發(fā)的事故在礦山開采歷史上造成了極大的危害。很久以來各國科學(xué)工作者對瓦斯?jié)舛鹊臏y量作了不懈的努力。現(xiàn)已研制出的干式、濕式氣敏元件、熱電阻瓦斯傳感器、半導(dǎo)體氣敏元件等都在瓦斯?jié)舛葯z測中起到了良好的作用,大大降低了瓦斯事故發(fā)生率。 +Q.[W`goV  
    +\4=G@P.J  
    近幾年來,光導(dǎo)纖維傳感技術(shù)在世界上逐漸興起。光纖傳感器具有一些常規(guī)傳感器無可比擬的優(yōu)點(diǎn),如靈敏度高,響應(yīng)速度快,動(dòng)態(tài)范圍大,防電磁干擾,超高絕緣,無源性,防燃防爆,適于遠(yuǎn)距離遙測,體積小,可靈活柔性撓曲等,很適于在惡劣和危險(xiǎn)環(huán)境中應(yīng)用,因而得到廣泛重視。光纖瓦斯傳感器的研究起步較晚,直到上世紀(jì)八十年代才有人報(bào)導(dǎo)了光纖瓦斯檢測的實(shí)驗(yàn),F(xiàn)在瓦斯檢測的方法主要有兩種,一是利用瓦斯氣體的光譜吸收檢測濃度;二是利用瓦斯?jié)舛群驼凵渎实年P(guān)系用干涉法測折射率。 r_G`#Z_5F  
    $3>|R lxYA  
      單波長吸收比較型 ;6?K&}J)-  
    C}CX n X  
      吸收法的基本原理均是基于光譜吸收,不同的物質(zhì)具有不同特征吸收譜線。單波長吸收比較型屬吸收光譜型傳感器,根據(jù)Lambert定律: RW 5T}  
    RaAq>B WPr  
    I=I0e-μcL i> ;G4  
    &PbH!]yd  
      其中I,I0為吸收后和吸收前射線強(qiáng)度 Z,*VRuA  
    xfb%bkr  
      μ為吸收系數(shù) gb-n~m[y  
    [yz;OoA:;  
      L為介質(zhì)厚度 q_!3<.sf  
    AWw:N6\  
      c為介質(zhì)的濃度 B6BOy~B0  
    DGcd|>q  
      從上式可以看出,根據(jù)透射和人射光強(qiáng)之比,可以得知?dú)怏w的濃度。單波長吸收比較型的原理圖見圖1。 @uc%]V<:k  
    I)clGMS,  
      選擇合適波長的光源。脈沖發(fā)生器使激光器發(fā)出脈沖光,或采用快速斬波器將連續(xù)光轉(zhuǎn)變成脈沖光(斬波頻率為數(shù)KHz),經(jīng)透鏡耦合進(jìn)入光纖,并傳輸?shù)竭h(yuǎn)處放置的待測氣體吸收盒,由氣體吸收盒輸出的光經(jīng)接收光纖傳回。干涉濾光片選取瓦斯吸收率最強(qiáng)的譜線,由檢測器接收,經(jīng)鎖相放大器后送入計(jì)算機(jī)處理,根據(jù)強(qiáng)度的變化測量瓦斯?jié)舛取?span style="display:none"> jsuQ R  
    ,W.O*vCA  
      窄帶譜線吸收型 Q,>AT$|  
    k v