甲烷是天然氣、沼氣、油田氣及煤礦坑道氣的主要成分,是一種無色無味的可燃性氣體,在空氣中的含量達(dá)到一定程度時(shí)有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。隨著天然氣在我國能源消費(fèi)中應(yīng)用比重的日益增加,天然氣在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中,不可避免存在由管道腐蝕破裂、閥門氣密性不嚴(yán)等原因?qū)е碌娜細(xì)庑孤﹩栴}。因此,研究高精度、低檢測限的甲烷檢測技術(shù)來快速探測氣體泄漏點(diǎn),對確保天然氣管道輸送及工業(yè)生產(chǎn)安全具有重要的意義。可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）是目前氣體檢測領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的一種光譜檢測方法。TDLAS技術(shù)基于Beer-Lambert定律,通過氣池出射光強(qiáng)的變化來定量檢測氣體濃度,具有選擇性好、光譜分辨率高、響應(yīng)速度快、非接觸測量等特點(diǎn)。然而,在TDLAS系統(tǒng)中,存在各種系統(tǒng)噪聲干擾,尤其是光學(xué)干涉條紋噪聲使系統(tǒng)本底信號(hào)波動(dòng)較大,導(dǎo)致系統(tǒng)不能準(zhǔn)確檢測出較低濃度氣體,造成誤檢甚至漏檢。因此,本文以抑制本底波動(dòng)、降低系統(tǒng)的檢測限為基本目標(biāo),重點(diǎn)研究TDLAS檢測系統(tǒng)光學(xué)條紋噪聲的抑制方法,降低干涉條紋對檢測信號(hào)的影響。另外... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１催化燃燒檢測器示意圖??

進(jìn)行放大調(diào)理后得到輸出電信號(hào)。輸出的電信號(hào)與進(jìn)入火焰的待測組分氣體濃度??成正比，因此根據(jù)所測量的電信號(hào)，可計(jì)算得到待測氣體濃度值。其檢測原理如??圖１－２所示。??—Ｉ?＾?Ｉ—??ｈ＜??圖１－２火焰離子檢測原理圖??該方法結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定可靠、操作方便，檢測限較低，能夠在幾秒時(shí)間??內(nèi)輸出檢測結(jié)果。但ＦＩＤ是氣相色譜類的常用檢測器，對待檢測氣體的選擇性較??差，而且工作時(shí)需要?dú)錃猓ㄆ谛?zhǔn)，因此大多用于實(shí)驗(yàn)室測量和開放區(qū)域的高??靈敏度快速檢測。??１．２．２光譜法氣體檢測技術(shù)??光譜法主要基于氣體分子的吸收原理，利用紅外光束通過被測氣體區(qū)域時(shí)氣??體分子對特定波長紅外光的吸收特性，通過對光譜相關(guān)參數(shù)的探測，來實(shí)現(xiàn)氣體??濃度的測量。采用光譜方法進(jìn)行氣體檢測，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，實(shí)時(shí)性較好；氣體??選擇性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)非接觸測量，用于易燃易爆的場合；測量精度較高，設(shè)備的??檢測限低。因此

接收到聲波（光聲）信號(hào)。利用聲波與氣體的濃度之間的關(guān)系，可通過檢測到的??聲波信號(hào)，進(jìn)行氣體濃度的測量［１（），１１］。光聲光譜檢測系統(tǒng)主要由激光器、光聲池、??微音器及信號(hào)處理系統(tǒng)組成，系統(tǒng)示意圖如圖１－３所示。??艦器光聲倍號(hào)??辦?微苜器?信號(hào)處理系統(tǒng)??＾?Ｔ?Ｉ－￣＾?Ｉ??￡｜?１?〇??１賢?＿?光聲迪??＾??一．?＇?！??圖１－３光聲光譜檢測系統(tǒng)示意圖??光聲光譜法探測的不是光與氣體分子相互作用后的光信號(hào)，而是通過檢測氣??體吸收光能后產(chǎn)生的聲波，實(shí)現(xiàn)氣體濃度的測量，所以檢測過程中光的反射、散??射等因素造成的噪聲非常小。光聲光譜法檢測靈敏度高、響應(yīng)速度快，但該方法??法需要專用吸收氣池，而且氣池中的微音器存在效率較低、對震動(dòng)過于敏感等問??題，不宜用于車載檢測系統(tǒng)進(jìn)行泄漏檢測。??（２）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]車載天然氣泄漏檢測裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 賀行政,李旭明,康榮學(xué),梁偉,任貴文.  石油礦場機(jī)械. 2017(05)
[2]基于TDLAS-WMS的中紅外痕量CH4檢測儀[J]. 曲世敏,王明,李楠.  光譜學(xué)與光譜分析. 2016(10)
[3]奇異值分解用于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)去除系統(tǒng)噪聲[J]. 王喆,汪曣,張銳,趙學(xué)玒,劉喬俊,李叢蓉.  光譜學(xué)與光譜分析. 2016(10)
[4]波長掃描直接吸收光譜法燃燒診斷技術(shù)適用情況討論[J]. 楊斌,潘科瑋,楊薈楠,黃斌,劉佩進(jìn).  上海理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(05)
[5]Chernin型多通池用于氣溶膠消光系數(shù)的測量研究[J]. 張啟磊,徐學(xué)哲,趙衛(wèi)雄,崔執(zhí)鳳,張為俊.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(09)
[6]基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜的CO和CH4實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 李明星,劉建國,闞瑞峰,姚路,袁松,戴云海,魏敏,許振宇,阮俊.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(04)
[7]TDLAS氧氣檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及背景噪聲在線消除[J]. 龐濤,夏滑,吳邊,張志榮,王煜,崔小娟,董鳳忠.  光電子·激光. 2015(03)
[8]一種多次反射懷特池的研究與設(shè)計(jì)[J]. 穆永吉,陳遠(yuǎn),余俊,胡明勇.  光學(xué)技術(shù). 2014(04)
[9]利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜法同時(shí)在線監(jiān)測多組分氣體濃度[J]. 張志榮,夏滑,董鳳忠,龐濤,吳邊.  光學(xué)精密工程. 2013(11)
[10]Chernin型多通池用于煙霧箱光化學(xué)反應(yīng)過程的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 程躍,趙衛(wèi)雄,胡長進(jìn),顧學(xué)軍,裴世鑫,黃偉,張為俊.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2013(08)

博士論文
[1]近紅外光譜吸收式氣體檢測系統(tǒng)的研究[D]. 李彬.吉林大學(xué) 2016
[2]基于TDLAS的痕量乙烯氣體檢測技術(shù)研究[D]. 潘衛(wèi)東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]光譜吸收式光纖氣體檢測理論及技術(shù)研究[D]. 張可可.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[4]調(diào)諧二極管激光吸收光譜中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 高楠.天津大學(xué) 2012
[5]基于可調(diào)諧激光光譜的礦井瓦斯氣體傳感系統(tǒng)的研究[D]. 鄧廣福.吉林大學(xué) 2008
[6]基于腔增強(qiáng)吸收光譜的污染氣體檢測研究[D]. 董磊.山西大學(xué) 2007

碩士論文
[1]車載激光天然氣泄漏檢測系統(tǒng)應(yīng)用研究[D]. 董曉舟.山東大學(xué) 2014
[2]基于TDLAS技術(shù)甲烷氣體檢測的溫度補(bǔ)償研究[D]. 呂梅梅.山東大學(xué) 2013
[3]基于FPGA的數(shù)字鎖相放大器的設(shè)計(jì)與研究[D]. 許文佳.吉林大學(xué) 2012
[4]基于TDLAS的痕量氣體濃度探測技術(shù)研究[D]. 王子龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3018155