本文關(guān)鍵詞：白光EFPI傳感系統(tǒng)解調(diào)機(jī)理的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國許多大型煤礦隨著開采工藝的不斷改進(jìn)和規(guī)模不斷擴(kuò)大以及開采深度的延伸,煤層瓦斯涌出量越來越大,高瓦斯礦井越來越多,瓦斯事故在煤礦事故中占的比例越來越高。針對煤礦瓦斯事故的頻發(fā),研究井下瓦斯氣體濃度的監(jiān)測,采用基于非本征法布里-珀羅干涉(EFPI)技術(shù),對EFPI光纖傳感器的光譜域白光干涉解調(diào)機(jī)理進(jìn)行深入研究,提出能夠?qū)崿F(xiàn)光纖傳感技術(shù)中的傳感信息高分辨率、大動態(tài)范圍測量、不受光源波動及傳輸光纖擾動等干擾因素影響的光譜域解調(diào)技術(shù)。 光譜域白光干涉解調(diào)機(jī)理的研究主要從總體檢測機(jī)理框圖設(shè)計,解調(diào)算法、降噪算法、數(shù)據(jù)處理算法等最優(yōu)算法研究,光路復(fù)用和新型材料應(yīng)用技術(shù)研究等方面,應(yīng)用了快速傅里葉變換、波長域解調(diào)算法、腔長域解調(diào)算法以及相關(guān)函數(shù)等算法作為信號解調(diào)算法,小波變換、歸一化和希爾伯特-黃算法作為降噪算法,同時將膜計算應(yīng)用到多傳感器并行數(shù)據(jù)處理當(dāng)中,設(shè)計了自聚焦透鏡的氣體傳感器氣室和采用空分復(fù)用結(jié)合時分復(fù)用技術(shù)的光路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度光路復(fù)用降低了系統(tǒng)成本,并有效的避免了井下惡略環(huán)境中各種干擾的影響,解決了EFPI光纖傳感檢測瓦斯技術(shù)中對光源功率波動和光纖傳輸損耗的變化敏感、測量分辨率低動態(tài)范圍小、有效信號難以提取、數(shù)據(jù)處理效率低下、系統(tǒng)成本高易受干擾等問題。 結(jié)果表明采用光譜域白光干涉解調(diào)機(jī)理模型的EFPI光纖傳感瓦斯檢測系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)32路(可擴(kuò)展)的瓦斯在線實(shí)時檢測,精確度可達(dá)5ppm,并且能消除瓦斯氣體濃度測量中的各種干擾,得到精確的測量結(jié)果,能夠很好在井下惡劣環(huán)境中測量瓦斯氣體濃度,可實(shí)現(xiàn)全光纖測量,井下只有光纖信號無電信號,其安全性極高,抗干擾能力強(qiáng),適宜于易燃、易爆等環(huán)境。通過對光纖傳感瓦斯的研究,實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯監(jiān)測的新方法,對于指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)具有重大意義。
【關(guān)鍵詞】：光纖傳感 瓦斯 EFPI 光譜域白光干涉 解調(diào)機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.55;TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-17
• 1.1 選題背景和研究意義13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 煤礦瓦斯監(jiān)測的傳統(tǒng)方法13-14
• 1.2.2 新型光纖傳感瓦斯氣體濃度的方法14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及任務(wù)15-16
• 1.3.1 研究的主要目的15
• 1.3.2 研究的主要內(nèi)容15-16
• 1.3.3 本課題的主要任務(wù)16
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排16-17
• 2 白光EFPI傳感系統(tǒng)原理17-27
• 2.1 光譜吸收檢測的一般原理17-18
• 2.2 EFPI的原理及在瓦斯檢測中的應(yīng)用18-22
• 2.3 光譜域白光解調(diào)機(jī)理22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 3 白光EFPI傳感系統(tǒng)構(gòu)造27-35
• 3.1 光源27-28
• 3.2 氣室及光路結(jié)構(gòu)28-30
• 3.2.1 自聚焦透鏡氣室28-29
• 3.2.2 時分與空分復(fù)用結(jié)構(gòu)29-30
• 3.3 傳感器30-32
• 3.4 光譜分析設(shè)備32-34
• 3.4.1 光電探測器32-33
• 3.4.2 光譜分析實(shí)驗(yàn)平臺33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 4 光譜域白光解調(diào)機(jī)理的解調(diào)算法研究35-53
• 4.1 波長域解調(diào)方法35-37
• 4.1.1 波長域解調(diào)算法的隨機(jī)誤差分析35-37
• 4.1.2 波長域解調(diào)算法的系統(tǒng)誤差分析37
• 4.2 腔長域解調(diào)方法37-44
• 4.2.1 白光源下EFPI輸出信號的傅立葉特性37-39
• 4.2.2 DFT解調(diào)方法39-42
• 4.2.3 DGT解調(diào)方法42-44
• 4.3 基于相關(guān)函數(shù)的光譜域解調(diào)技術(shù)44-51
• 4.3.1 相關(guān)函數(shù)法測量F-P腔長的可行性分析44-47
• 4.3.2 相關(guān)運(yùn)算的離散化47
• 4.3.3 離散相關(guān)的快速算法47-48
• 4.3.4 相關(guān)運(yùn)算的模擬分析48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 5 光譜域白光解調(diào)機(jī)理的降噪算法研究53-63
• 5.1 歸一化處理53
• 5.2 傅立葉變換分析53-56
• 5.3 小波變換分析56
• 5.4 希爾伯特—黃變換分析56-61
• 5.5 本章小結(jié)61-63
• 6 多點(diǎn)瓦斯檢測系統(tǒng)搭建63-75
• 6.1 多點(diǎn)瓦斯檢測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型63-64
• 6.2 多點(diǎn)瓦斯檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理64-72
• 6.2.1 基于膜計算的并行數(shù)據(jù)處理64-68
• 6.2.2 基于HHT算法的數(shù)據(jù)預(yù)處理68-72
• 6.3 本章小結(jié)72-75
• 7 論文總結(jié)及工作展望75-77
• 7.1 工作總結(jié)75
• 7.2 展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-83
• 作者簡介83

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王玉田,郭增軍,王莉田,侯培國;透射式光纖甲烷氣體傳感器的研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2001年02期

2 張毅;莊志;黎啟勝;張敏;楊振;廖延彪;;光纖法布里珀羅氫氣檢測技術(shù)[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2010年10期

3 魏斌,杜彥良;光纖傳感器在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用展望[J];國防交通工程與技術(shù);2004年01期

4 潘樹新,劉耀煒;光纖傳感器在水文地球化學(xué)地震前兆觀測中的應(yīng)用及其前景[J];國際地震動態(tài);2001年12期

5 曹曉偉;高速高精度線陣CCD-TCD141C的原理及應(yīng)用[J];國外電子元器件;1997年08期

6 夏慧;劉文清;張玉鈞;陳東;闞瑞峰;崔益本;陳玖英;王敏;王鐵棟;何瑩;;可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜法對高溫甲烷的測量研究[J];光學(xué)技術(shù);2008年02期

7 ;國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展改革委安全監(jiān)管總局關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦瓦斯防治工作若干意見的通知[J];安全;2011年09期

8 薛雪勇;;沙曲選煤廠瓦斯治理的實(shí)踐[J];煤;2007年08期

9 張先誼;;低瓦斯礦井瓦斯爆炸事故分析與防治措施[J];煤礦現(xiàn)代化;2009年01期

10 周孟然;李振璧;張銀;;煤礦瓦斯光譜信號探測的數(shù)據(jù)處理[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2006年09期

  本文關(guān)鍵詞：白光EFPI傳感系統(tǒng)解調(diào)機(jī)理的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：357808