為了解決現(xiàn)場(chǎng)對(duì)甲烷和硫化氫氣體不能同時(shí)實(shí)時(shí)測(cè)量分析的問題,采用先進(jìn)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy TDLAS）技術(shù)和應(yīng)用分頻調(diào)制技術(shù),并結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processor DSP）平臺(tái),設(shè)計(jì)了一款適用于現(xiàn)場(chǎng)開放空間的大范圍、對(duì)甲烷和硫化氫連續(xù)同時(shí)監(jiān)測(cè)的激光氣體探測(cè)器。該探測(cè)器具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗其它氣體干擾等優(yōu)點(diǎn)。在天然氣采集站等場(chǎng)合進(jìn)行監(jiān)測(cè),在有甲烷和硫化氫氣體泄漏發(fā)生時(shí),及時(shí)輸出報(bào)警信號(hào),以便采取進(jìn)一步的預(yù)防、補(bǔ)救措施,從而有效地預(yù)防甲烷和硫化氫氣體泄漏事故的發(fā)生,保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。 

【文章來源】：自動(dòng)化與儀器儀表. 2020,(08)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

開放式激光多組分氣體探測(cè)系統(tǒng)原理框圖

圖2 開放式激光多組分氣體探測(cè)系統(tǒng)原理框圖光學(xué)部分主要由位于發(fā)射端的光纖耦合器、擴(kuò)光束準(zhǔn)直用的凸透鏡和接收端匯聚接收發(fā)射端發(fā)出光用的凸透鏡組成。激光器A的尾纖出光和激光器B的尾纖出光經(jīng)過光纖耦合器耦合為一束光,耦合的光經(jīng)過發(fā)射端的凸透鏡準(zhǔn)直擴(kuò)束,在開放空間傳輸一定距離(大于100米)后,經(jīng)接收端的凸透鏡匯聚到處于焦點(diǎn)位置的PD上,經(jīng)TIA電路完成光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。借助瞄準(zhǔn)鏡輔助對(duì)準(zhǔn)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離的發(fā)射端和接收端的光路對(duì)準(zhǔn)。

系統(tǒng)的測(cè)量控制部分由DSP系統(tǒng)測(cè)量控制流程,如ADC采樣控制、DAC輸出控制、激光器使能控制、PID算法的溫度控制以及傅里葉變換等,系統(tǒng)測(cè)量控制流程圖如圖4所示。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上電以后,首先完成DSP初始化及外設(shè)的配置;發(fā)射端讀取激光器的參數(shù)信息,分別通過PID算法控制激光器溫度進(jìn)行發(fā)光,接收端讀取標(biāo)定信息,控制ADC采集電路進(jìn)行采集,采集到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,依據(jù)標(biāo)定信息進(jìn)行插值運(yùn)算,從而獲得濃度信息。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FPGA的短光程TDLAS氣體傳感系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J]. 楊申昊,楊凌,王曉辰,趙韋靜,李臻,王瑞濤.  科技與創(chuàng)新. 2018(14)
[2]免標(biāo)定波長(zhǎng)調(diào)制吸收光譜技術(shù)用于乙炔探測(cè)的研究[J]. 陳家金,王貴師,劉錕,談圖,高曉明.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(09)
[3]光學(xué)技術(shù)在氣體濃度檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 王書濤,王昌冰,潘釗,孔德明,程琪,王志芳.  光電工程. 2017(09)
[4]車載甲烷巡檢儀的光路優(yōu)化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J]. 李志剛,陳海永,詹自力,王書潛,鄭國(guó)鋒.  鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2016(04)
[5]基于柱面鏡光學(xué)多通池的CH4高靈敏度探測(cè)[J]. 陳家金,趙衛(wèi)雄,高曉明,張為俊.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(09)
[6]TDLAS氧氣檢測(cè)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)
[7]基于TDLAS的長(zhǎng)光程環(huán)境大氣痕量CO監(jiān)測(cè)方法研究[J]. 姚路,劉文清,劉建國(guó),闞瑞峰,許振宇,阮俊,戴云海.  中國(guó)激光. 2015(02)

博士論文
[1]基于中紅外半導(dǎo)體激光器的氣體檢測(cè)系統(tǒng)的研制[D]. 李春光.吉林大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3137534