本文關鍵詞： 甲烷檢測 光譜吸收 斜波調(diào)制 高精度便攜式　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：我國作為一個發(fā)展中國家,不但人口眾多,而且自然資源也相當豐富,尤其是煤炭資源的儲備量巨大。隨著煤礦貯藏量的不斷減少,煤炭資源的開采強度也逐年加大。由于在井下作業(yè)時不能及時監(jiān)測井下甲烷濃度,所以因瓦斯爆炸引起的礦難事故頻有發(fā)生,這給國家和人們造成了嚴重的生命財產(chǎn)的損失。所以如何高效方便的檢測礦井作業(yè)環(huán)境中的甲烷濃度成為了扼要解決的問題。針對這一問題,本文采用光譜吸收的方法,利用斜波檢測以及波長調(diào)制技術,設計了一種高精度便攜式甲烷檢測裝置。在對目前國內(nèi)外的氣體檢測傳感器及檢測方法進行研究的基礎上,提出了一種基于光譜吸收式光纖氣體傳感器。通過對甲烷分子結(jié)構(gòu)和HITRAN數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行分析研究,確定了甲烷在近紅外波段范圍內(nèi)的波長和吸收線強度。根據(jù)甲烷實測吸收譜線最后選定了1645.5nm作為甲烷吸收的中心波長。把朗伯-比爾定律作為計算基礎,在理論和實際應用中對差分檢測方法、諧波檢測方法進行研究分析,最后根據(jù)其優(yōu)缺點并結(jié)合便攜式對整體成本和結(jié)構(gòu)的要求,提出以斜波調(diào)制作為激光器的調(diào)制方法,從而實現(xiàn)了簡化結(jié)構(gòu)的作用。通過對光源模塊的特定調(diào)制、信號調(diào)理模塊的處理、光探測模塊以及輔助功能模塊的設計研究,最終完成了對系統(tǒng)的搭建。實驗數(shù)據(jù)表明該系統(tǒng)檢測精度優(yōu)于10ppm,檢測誤差±0.02%,室溫條件下啟動時間小于10秒。本論文通過詳細的研究與具體的實驗,設計了一套高精度便攜式甲烷檢測裝置,對甲烷安全預警的繼續(xù)研究和改進具有很好的參考作用。
[Abstract]:As a developing country, China not only has a large population, but also has abundant natural resources, especially the huge reserves of coal resources. The mining intensity of coal resources is also increasing year by year. Because the underground methane concentration can not be monitored in time, the mine accidents caused by gas explosion occur frequently. This has caused serious loss of life and property to the country and people. Therefore, how to detect methane concentration in mine environment efficiently and conveniently has become a problem to be solved briefly. In this paper, spectral absorption method, oblique wave detection and wavelength modulation technology are used. A high precision portable methane detection device is designed, which is based on the research of gas detection sensors and detection methods at home and abroad. A kind of optical fiber gas sensor based on spectral absorption is proposed. The molecular structure of methane and the data in HITRAN database are analyzed and studied. According to the measured absorption line of methane, 1645.5 nm is chosen as the central wavelength of methane absorption. Lamber-Beer 's law is used as the meter. Basic. In the theoretical and practical applications, the differential detection method, harmonic detection method is studied and analyzed. Finally, according to its advantages and disadvantages and combined with the portable requirements for the overall cost and structure. The slant wave modulation is proposed as the modulation method of the laser, thus the function of the simplified structure is realized. Through the special modulation of the light source module, the signal conditioning module is processed. The design and research of optical detection module and auxiliary function module are completed. The experimental data show that the detection accuracy of the system is better than 10 ppmand the detection error is 鹵0.02%. The startup time is less than 10 seconds at room temperature. Through detailed research and specific experiments, a set of high precision portable methane detection device is designed in this paper. The further research and improvement of methane safety early warning have good reference value.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD712

【參考文獻】

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本文編號：1488193