【摘要】：針對熱光源氣體檢測系統(tǒng)存在長期漂移和穩(wěn)定性差的問題,基于非分光紅外(NDIR)氣體檢測技術(shù),結(jié)合雙通道探測方法,設(shè)計并研制了紅外氣體濃度信息檢測系統(tǒng).該系統(tǒng)采用雙橢球型氣室結(jié)構(gòu),可以在小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)長光程,從而降低了氣體濃度檢測下限,同時引入了雙參數(shù)溫度補(bǔ)償方法,降低了溫度漂移對紅外探測器和硬件電路的影響,提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性.采用改進(jìn)型靜態(tài)配氣方法對相關(guān)性能進(jìn)行測試.結(jié)果表明,甲烷氣體濃度檢測下限達(dá)到5×10-5,具有一定的實(shí)際應(yīng)用價值.
【圖文】：

統(tǒng)自動開啟聲光報警功能;如果待測氣體濃度在正常范圍內(nèi)，測得的濃度信號、電壓值或其他穩(wěn)定信息可以通過按鍵控制并選擇不同信號顯示在LCD上，以便判斷識別或預(yù)判下步工作．圖1CH4氣體濃度檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖Fig.1StructurediagramofCH4gasconcentrationdetectionsystem為了降低氣體濃度檢測下限，，本文采用雙橢球型氣室結(jié)構(gòu)，從而在小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)長光程．雙橢球結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示．圖2雙橢球結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2Schematicdoubleellipsoidstructure將單橢球和雙橢球氣室性能進(jìn)行對比實(shí)驗，且單、雙橢球的長軸、短軸和焦距等參數(shù)均一致．通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，雙橢球結(jié)構(gòu)雖然在光強(qiáng)方面與單橢球相比呈現(xiàn)一定的衰減，但是光程卻增加了一倍，雙橢球結(jié)構(gòu)在小范圍空間內(nèi)可以獲得最大檢測性能，在保證光強(qiáng)衰減不大的前提下，雙橢球結(jié)構(gòu)可以提高光程，從而降低系統(tǒng)檢測下限并提高系統(tǒng)檢測靈敏度．3結(jié)果與分析3.1新型配氣方法根據(jù)中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會頒布的《氣體分析校準(zhǔn)用混合氣體的制備靜態(tài)體積法》和中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)中的《氣體分析動態(tài)體積法制備校準(zhǔn)用混合氣體》，本文采用新型配氣方法搭建了氣體實(shí)驗的配氣系統(tǒng)，具體氣體實(shí)驗裝備如圖3所示．為了精確測量氣體濃度，本文采用動態(tài)與靜態(tài)相結(jié)合的方法來進(jìn)行混合氣體的配制．以一個具有固定容積V的玻璃罩作為氣體配制的氣室，圖3氣體實(shí)驗裝備圖Fig.3Gastestequipmentdiagram其內(nèi)部放置一個小風(fēng)扇，從而均勻攪拌氣室內(nèi)部氣體．假定玻璃罩內(nèi)恒溫、恒壓，最初未注入待測氣體時，氣室內(nèi)待測氣體濃度為零．第一次注入體積為ΔV1的待測氣體，該氣體與氣室內(nèi)氣體均勻混合后會排出體積為ΔV'1的混合氣體(理論上ΔV1

光強(qiáng)方面與單橢球相比呈現(xiàn)一定的衰減，但是光程卻增加了一倍，雙橢球結(jié)構(gòu)在小范圍空間內(nèi)可以獲得最大檢測性能，在保證光強(qiáng)衰減不大的前提下，雙橢球結(jié)構(gòu)可以提高光程，從而降低系統(tǒng)檢測下限并提高系統(tǒng)檢測靈敏度．3結(jié)果與分析3.1新型配氣方法根據(jù)中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會頒布的《氣體分析校準(zhǔn)用混合氣體的制備靜態(tài)體積法》和中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)中的《氣體分析動態(tài)體積法制備校準(zhǔn)用混合氣體》，本文采用新型配氣方法搭建了氣體實(shí)驗的配氣系統(tǒng)，具體氣體實(shí)驗裝備如圖3所示．為了精確測量氣體濃度，本文采用動態(tài)與靜態(tài)相結(jié)合的方法來進(jìn)行混合氣體的配制．以一個具有固定容積V的玻璃罩作為氣體配制的氣室，圖3氣體實(shí)驗裝備圖Fig.3Gastestequipmentdiagram其內(nèi)部放置一個小風(fēng)扇，從而均勻攪拌氣室內(nèi)部氣體．假定玻璃罩內(nèi)恒溫、恒壓，最初未注入待測氣體時，氣室內(nèi)待測氣體濃度為零．第一次注入體積為ΔV1的待測氣體，該氣體與氣室內(nèi)氣體均勻混合后會排出體積為ΔV'1的混合氣體(理論上ΔV1與ΔV'1數(shù)值相等)，此時氣室內(nèi)待測氣體濃度為C1．第二次注入體積為ΔV2的純CH4氣體，再次排出體積為ΔV'2的混合氣體(理論ΔV2也等于ΔV'2)，而此時氣室內(nèi)待測氣體濃度變?yōu)镃2．以此類推，第m次注入待測氣體后，氣室內(nèi)待測氣體濃度Cm與第m－1次待測氣體濃度Cm－1的關(guān)系可以表示為Cm=ΔVm+VCm－1V+ΔVm(10)式中，ΔVm為第m次注入的待測氣體體積．對式(10)進(jìn)行變換，則可得到每一次注入純CH4氣體的體積與實(shí)時氣體濃度的關(guān)系，即ΔVm=Cm－Cm－11－CmV(11)利用式(11)進(jìn)行配氣，即可完成從
【作者單位】： 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院管理工程系;
【基金】：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃資助項目(2013BAK06B00)
【分類號】：TN216

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1 ;創(chuàng)新技術(shù)[J];技術(shù)與市場;2004年05期

本文編號：2543749