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题名宽温紧凑型全量程激光甲烷传感探头设计
被引量：7
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作者
庞涛
孙鹏帅
张志荣
吴边
夏滑
徐启铭
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机构
中国科学院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室
中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室
先进激光技术安徽省实验室
台湾云林科技大学环境安全工程系
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出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第10期132-141,共10页
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基金
国家重点研发计划(No.2017YFC0805004)
国家自然科学基金(Nos.11874364,41877311,41775128)
+2 种基金
中国科学院对外合作重点项目支持(No.GJHZ1726)
安徽省重点研究与开发计划项目(Nos.201904c03020005,1804a09020097)
安徽省科技重大专项(No.18030901054)。
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文摘
针对测量动态范围大、室外环境温度变化剧烈等因素,设计了宽温度范围(−40~60℃)紧凑型全量程激光甲烷探头.为减小传感器体积,电路采用层叠结构设计,通过单片机STM32F405实现激光器温度控制、波长扫描调制、数字锁相放大及浓度信息实时反演.电路系统和测量气室封装在仅Φ35 mm×60 mm的不锈钢外壳内,中间有窗片实现物理隔离,确保本质安全.低浓度时使用波长调制技术,保证探头测量精度和测量下限;高浓度时,使用直接吸收光谱技术,保证量程和线性度.在25℃标准大气压下,低浓度(<2%)测量误差小于±5.00×10^-4,检出限为2.24×10^-4,在允许基线校准或者背景扣除的条件下,测量下限可以提高到6.026×10^-5;高浓度(2~100%)测量误差小于真值的±5%.在−40~60℃环境温度下,分别使用1.2%和20%标准气体进行温度性能测试,最大相对测量误差为−3.3%和−3.15%,完全满足国家相关标准要求,可广泛应用于城市综合管廊、天然气管道及站场泄露监测、煤矿安全预警等场合.
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关键词
可调谐半导体激光吸收光谱
二次谐波
直接吸收
温度补偿
全量程激光甲烷传感器
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Keywords
Tunable semiconductor laser absorption spectrum
Second harmonic
Direct absorption
Temperature compensation
Full-range laser methane sensor
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分类号
O433
[机械工程—光学工程]
TH83
[机械工程—精密仪器及机械]
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题名利用TDLAS技术的多点甲烷气体全量程监测
被引量：26
- 2
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作者
李哲
张志荣
孙鹏帅
夏滑
罗渊敏
庞涛
董凤忠
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机构
中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室
中国科学技术大学环境科学与光电技术学院
中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室
安徽中科智泰光电测控科技有限公司
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2017年第9期235-241,共7页
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基金
国家自然科学基金(11204320
11204319
+3 种基金
41405034)
国家科技支撑计划项目(2014BAC17B03)
中国科学院科研装备研制专项(YZ201315)
中国石油管道公司技术开发项目(20150206)
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文摘
甲烷气体是一种对人体和环境有严重危害的气体,特别在煤矿、天然气罐、气站和石油化工等安全生产领域,对甲烷气体的泄漏监测至关重要。利用可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS),选择1 653.72 nm波长作为甲烷气体直接吸收检测的中心波长,使用微透镜设计了14 cm光程吸收池建立了一套浓度范围为0~100%全量程甲烷在线监测系统,利用分束器分成多路对不同位置进行监测,通过小波变换对吸收信号进行降噪处理,提高信噪比,使系统的最低测量极限达到335 ppm(1 ppm=10-6),并将自行研制的多点全量程激光甲烷传感器与商用红外甲烷气体探测器进行对比实验,结果表明:该系统具有测量稳定性好、测量范围大、响应速度快、免调校、测量探头本征安全、低成本等优点,完全有能力满足各行业的使用需求。
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关键词
甲烷(瓦斯)浓度
可调谐半导体激光吸收光谱技术
全量程
微型吸收池
在线监测预警
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Keywords
methane concentration
TDLAS
full-scale
micro absorption cell
online monitoring and early warning
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分类号
O443.4
[理学—电磁学]
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