基于近红外光谱技术的气体浓度检测研究 被引量：1

1

作者 梁良 杜雨馨 杨子建 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第3期253-257,共5页

气体浓度在各领域分析中具有重要意义,由于在气体浓度检测过程中,受光谱维度的影响导致检测结果出现较大的误差,为了降低在测量过程中产生的不利影响,提出基于近红外光谱技术的气体浓度检测研究。通过去势-标准正态变换,校正近红外光谱... 气体浓度在各领域分析中具有重要意义,由于在气体浓度检测过程中,受光谱维度的影响导致检测结果出现较大的误差,为了降低在测量过程中产生的不利影响,提出基于近红外光谱技术的气体浓度检测研究。通过去势-标准正态变换,校正近红外光谱基线。联合广义S变换和奇异值分解共同去噪近红外光谱,提升光谱质量。基于主成分分析提出偏最小二乘降维法用于降维近红外光谱。以朗伯比尔定律为基础,引入Lorenz线性拟合近红外光谱吸收谱线,采用梯度下降法直接拟合预处理近红外光谱吸收信号,计算得到最终气体浓度检测结果。实验结果表明,所提方法在检测甲苯、丙烷和丙烯气体浓度时,检测结果与实际气体浓度基本一致,有效降低了残差平方和与均方根误差,且检测时间低于2.3 s。 展开更多

关键词 近红外光谱技术 气体浓度检测 奇异值分解 偏最小二乘降维 梯度下降法

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基于中红外LED的CO_2气体浓度检测系统研究 被引量：13

2

作者 陈子聪 高致慧 +2 位作者 曹志 杨勇 钟德辉 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1255-1258,共4页

介绍了基于中红外LED的CO2气体浓度检测系统。通过运用差分吸收和相关检测等手段提高系统灵敏度,系统在检测0%～10%CO2浓度条件下,示值误差约为±0.9%。实验结果与理论数据得到良好的吻合,对LED实现气体检测提供了新思路。

关键词 气体浓度检测 红外吸收光谱 中红外LED CO2

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基于激光传感器的气体浓度检测研究 被引量：9

3

作者 陈凯 梅茂飞 《激光杂志》 北大核心 2018年第7期50-54,共5页

针对当前方法不能有效地控制有毒气体的排放,气体浓度检测时准确性低等缺陷,提出一基于无线传感器和激光技术的气体浓度检测方法。首先气体浓度检测进行分析,对光纤光栅对光源产生的光进行滤波,结合对气体浓度检测的分析利用无线传感器... 针对当前方法不能有效地控制有毒气体的排放,气体浓度检测时准确性低等缺陷,提出一基于无线传感器和激光技术的气体浓度检测方法。首先气体浓度检测进行分析,对光纤光栅对光源产生的光进行滤波,结合对气体浓度检测的分析利用无线传感器和激光技术的检测方法建立气体浓度检测数学模型,进行气体浓度检测,以检测的结果完成对气体浓度的检测。实验结果表明,该方法能有效地提高气体浓度检测的准确率,降低爆炸的发生次数。 展开更多

关键词 无线传感器 激光技术 气体浓度检测 分辨力 误差

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基于Mid-IR LED的甲烷气体浓度检测方法研究 被引量：2

4

作者 司峻峰 金勇 +1 位作者 葛中芹 陈毅煌 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期159-164,共6页

在矿井和隧道中,甲烷(CH4)气体的浓度监测极为重要.首次设计了一种以中红外发光二极管作为光源的基于光谱吸收原理的高精度CH4气体浓度检测方法.该方法采用5.8kHz的交流恒流源对中红外发光二极管进行激励,中红外发光二极管产生的中红外... 在矿井和隧道中,甲烷(CH4)气体的浓度监测极为重要.首次设计了一种以中红外发光二极管作为光源的基于光谱吸收原理的高精度CH4气体浓度检测方法.该方法采用5.8kHz的交流恒流源对中红外发光二极管进行激励,中红外发光二极管产生的中红外光在气室被甲烷吸收后,照射在接收端的中红外光电二极管上,产生光电流.用高增益跨阻放大器对光电流进行选频预放大,并用锁相放大器对与气体浓度相关的电信号做进一步的检测,最后,采用由单片微处理器构成的数据采集系统对检测结果进行数据化,对数据进行降噪处理,修正检测系统的非线性误差,最终将气体浓度检测结果显示出来.该方法还对中红外发光二极管以及中红外光电二极管的工作温度进行了恒温控制,保证了中红外器件中心波长的稳定性.同时构建了以低成本中红外发光二极管器件为基础、结合微弱信号检测技术的方法验证系统.结果显示,该方法具有检测时间短、操作简单、精度高和环境适应性强等特点,是一种可行的、优点明显的CH4气体浓度测量方法. 展开更多

关键词 中红外发光二极管 交流恒流源 锁相放大器 气体浓度检测

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微弱气体浓度检测的弛豫平滑处理算法 被引量：2

5

作者 朱明 王殊 +1 位作者 朱振宇 刘丽婧 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期137-144,共8页

研究了气体分子碰撞能量转移模型和弛豫声衰减理论.分析了混合气体中某些成分的浓度低于0.01%时,分子复合弛豫声衰减系数与气体浓度的模型变为崎岖不平的原因.利用信号处理中的滤波方法,使用平滑窗处理弛豫声衰减结果,改善了弛豫声衰减... 研究了气体分子碰撞能量转移模型和弛豫声衰减理论.分析了混合气体中某些成分的浓度低于0.01%时,分子复合弛豫声衰减系数与气体浓度的模型变为崎岖不平的原因.利用信号处理中的滤波方法,使用平滑窗处理弛豫声衰减结果,改善了弛豫声衰减理论.得到了检测三元混合气体中微弱气体浓度的算法,检测浓度达到0.001%.设计了3种不同权重的平滑窗,均可降低由微弱浓度引起的检测误差扩大,其仿真结果一致证明弛豫平滑处理算法的合理性. 展开更多

关键词 微弱气体浓度检测 平滑窗 复合弛豫声衰减

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气体浓度检测仪在推进剂检测中的应用 被引量：7

6

作者 左明聪 张少博 王伟 《火箭推进》 CAS 2014年第1期92-96,共5页

论述了气体浓度检测传感器类型和检测仪原理,介绍了检测仪设计方法。结合发动机试验,说明检测仪在推进剂运输、储存、试车等各环节的用途。

关键词 气体浓度检测 气体浓度传感器 防爆设计 推进剂检测

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采用热导传感器检测气体浓度的新方法研究 被引量：33

7

作者 黄为勇 童敏明 任子晖 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期973-975,共3页

为了克服传统热导传感器气体检测方法的诸多缺陷,提出了一种使传感器保持在恒温状态的气体浓度检测的新方法。介绍了该方法的检测原理,并根据传热学理论证明了该方法的可行性。理论与实践表明,该方法具有许多传统检测方法所不具备的突... 为了克服传统热导传感器气体检测方法的诸多缺陷,提出了一种使传感器保持在恒温状态的气体浓度检测的新方法。介绍了该方法的检测原理,并根据传热学理论证明了该方法的可行性。理论与实践表明,该方法具有许多传统检测方法所不具备的突出优点,具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 热导传感器 气体浓度检测 恒温

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痕量N_2O气体检测系统的设计与实现 被引量：18

8

作者 郑守国 李淼 +2 位作者 张健 张浩东 胡泽林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2154-2160,共7页

建立了基于光谱吸收技术的检测系统,用于快速、准确地测量N2O气体浓度。首先,从理论上证明了二次谐波、一次谐波与N2O气体浓度之间的关系;然后,设计了痕量N2O气体浓度检测系统,利用光源调制、锁相放大等技术,实现了强杂波背景下气体浓... 建立了基于光谱吸收技术的检测系统,用于快速、准确地测量N2O气体浓度。首先,从理论上证明了二次谐波、一次谐波与N2O气体浓度之间的关系;然后,设计了痕量N2O气体浓度检测系统,利用光源调制、锁相放大等技术,实现了强杂波背景下气体浓度弱信号的解析;最后,实验测试了系统的检测性能、抗干扰能力及检测结果的可重复性。测试结果表明,系统能够在0～1%有效检测N2O气体浓度,检测下限为5.0×10-5,相对检测误差为0.11%,检测结果线性方程为Y=192.699 09 X-0.006 24,线性度为0.998 07。多次检测实验表明,系统相对标准偏差为0.137%,CO2、O2、水蒸气等常见气体对检测结果无影响。改变激光器的中心波长,该方法亦可用于CO2,CH4等其它温室气体的检测。 展开更多

关键词 谐波检测 光谱吸收 N2O 气体浓度检测 分布反馈激光器

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遗传算法的多参数自适应随机共振低浓度气体检测 被引量：4

9

作者 亢艳芹 刘进 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期332-338,共7页

传统的随机共振多以单个或某两个参数为优化对象,忽略了多个参数之间的协同关系。针对这一问题,将遗传算法引入到随机共振中,提出一种多参数同步优化的自适应随机共振,并将其应用于低浓度气体检测中。该方法以输出信噪比为适应度函数,... 传统的随机共振多以单个或某两个参数为优化对象,忽略了多个参数之间的协同关系。针对这一问题,将遗传算法引入到随机共振中,提出一种多参数同步优化的自适应随机共振,并将其应用于低浓度气体检测中。该方法以输出信噪比为适应度函数,利用遗传算法对系统的多个参数进行并行优化,获得最优随机共振系统。基于仿真数据和低浓度氨气检测实验验证了该方法的有效性,实验结果表明,该方法共振现象更明显,并且通过回归分析发现信噪比的最大值与气体浓度之间存在近似线性关系,利用信噪比的最大值可以估计气体浓度。 展开更多

关键词 自适应随机共振 遗传算法 多参数同步优化 低浓度气体检测

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基于恒温谐波检测双回路瓦斯浓度仪研究 被引量：1

10

作者 付华 司南楠 鲁俊杰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1493-1499,共7页

针对传统气体传感器检测范围窄、易中毒、使用寿命短等缺陷,提出基于恒温谐波检测的双回路瓦斯浓度检测系统。通过ATMEGA16实现低浓度的电化学检测电路切换高浓度的红外吸收检测电路,恒温惠斯通电阻电桥检测电路可减少温度场对传感器性... 针对传统气体传感器检测范围窄、易中毒、使用寿命短等缺陷,提出基于恒温谐波检测的双回路瓦斯浓度检测系统。通过ATMEGA16实现低浓度的电化学检测电路切换高浓度的红外吸收检测电路,恒温惠斯通电阻电桥检测电路可减少温度场对传感器性能影响;应用谐波检测原理消除红外光路干扰,稳定光源的输出功率,提高灵敏度。利用拉格朗日插值定理进行温度补偿,可消除温度漂移带来的瓦斯浓度二值性问题,并能在5.3%瓦斯浓度处实现高精度的瓦斯爆炸预警。实验结果表明:双回路检测仪具有高灵敏度、测量范围广、精度高等特点,可应用在突出灾害时瓦斯大量涌出检测中。 展开更多

关键词 瓦斯气体浓度检测 双回路 红外探测器 拉格朗日插值定理

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SnO_2 和分子筛组装气体传感器及其检测装置的研究 被引量：1

11

作者 王京钺 牛德芳 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 1998年第12期13-18,共6页

介绍了一种新型的、由ＳｎＯ２和分子筛组装构成的电容式气体传感器及据此开发的便携式气体浓度检测仪。该检测仪能将传感器电容值的变化转化为频率脉冲信号，然后用单片机进行测量及各种处理，因而整个系统具有快速、高精度的特点。

关键词 分子筛 气体传感器 气体浓度检测 二氧化锡

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光纤腔衰荡光谱与太赫兹波谱技术检测气体研究现状与展望

12

作者 赵敏利 钟东 +3 位作者 蔡婷 范云峰 胡巍 童杏林 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1-2,共2页

气体浓度的实时在线精确测量在人类健康、生命安全、环境保护、资源有效利用及大气遥感探测技术等方面有着十分重要的意义。本文首先介绍了光纤衰荡光谱技术检测气体浓度的最新研究进展;接着分析了太赫兹波在气体浓度探测中应用的优势... 气体浓度的实时在线精确测量在人类健康、生命安全、环境保护、资源有效利用及大气遥感探测技术等方面有着十分重要的意义。本文首先介绍了光纤衰荡光谱技术检测气体浓度的最新研究进展;接着分析了太赫兹波在气体浓度探测中应用的优势、可行与局限性;最后对太赫兹波腔光纤衰荡光谱技术测量气体浓度技术方法和应用前景做了展望。 展开更多

关键词 太赫兹波 光腔衰荡光谱技术 气体浓度检测 光纤传感

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一种红外气体检测中谐波信号锁相放大器的设计 被引量：4

13

作者 余亚东 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1460-1465,共6页

基于波长调制光谱技术,本文设计了一种采用键控法进行相敏检测的二次谐波信号锁相放大器。与传统相敏检测方法相比,键控法相敏检测简化了电路的设计,降低锁相放大器的成本。本文利用MATLAB软件对设计搭建了仿真模型,包括带通滤波器、相... 基于波长调制光谱技术,本文设计了一种采用键控法进行相敏检测的二次谐波信号锁相放大器。与传统相敏检测方法相比,键控法相敏检测简化了电路的设计,降低锁相放大器的成本。本文利用MATLAB软件对设计搭建了仿真模型,包括带通滤波器、相敏检测器、低通滤波器等部分。通过对模型进行仿真验证了该设计,在二次谐波信号幅度为0.1 V,高斯带限白噪声方差为10时,输出最大误差在2%以内,且具有良好的线性度。通过仿真表明该方法能够用于气体浓度检测,且方法简单,性价比高。 展开更多

关键词 气体浓度检测 波长调制 锁相放大 相敏检测

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基于开放光路FLRDS技术的C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)气体检测 被引量：2

14

作者 张引 蔡逸杰 +3 位作者 李晓涵 张晓星 王邸博 卓然 《电力工程技术》 北大核心 2023年第5期56-62,共7页

磷酸铁锂电池因其较长的使用寿命和环保性,被广泛应用于储能系统。然而,近年来,储能电站安全事故频发,给电网稳定运行造成了威胁。在热失控过程中,磷酸铁锂电池会产生C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)等可燃气体,是造成燃烧、爆炸等灾害的重要原... 磷酸铁锂电池因其较长的使用寿命和环保性,被广泛应用于储能系统。然而,近年来,储能电站安全事故频发,给电网稳定运行造成了威胁。在热失控过程中,磷酸铁锂电池会产生C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)等可燃气体,是造成燃烧、爆炸等灾害的重要原因。因此,实时准确监测储能预制舱内C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)等可燃气体的浓度是保障其安全稳定运行的关键。文中提出一种基于开放光路光纤环形腔衰荡光谱(fiber loop ring-down spectroscopy,FLRDS)技术的气体检测方法,可实现自由空间内微量气体在线监测。对梯度折射率(gradient index,GRIN)透镜的空间光耦合光学损耗进行理论和实验分析,建立插入损耗为0.95 dB的开放光路FLRDS气体检测系统。根据C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)红外光谱特性,开展激光光源性能测试。模拟开放空间气体环境研究了C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)的气体浓度检测方法,结果表明,该系统具有较好的稳定性,N_(2)背景下测量信号标准偏差S仅为平均值的0.156%。衰荡时间与气体浓度之间存在良好的线性关系,C_(2)H_(2)线性拟合度R2为0.99832,C_(2)H_(6)线性拟合度R^(2)为0.99472。反演计算结果表明,C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)的最大相对误差分别为3.215%和4.72%,最大绝对误差分别为16.86μL/L和12.74μL/L,测量精度良好。 展开更多

关键词 磷酸铁锂电池 开放光路光纤环形腔衰荡光谱(FLRDS) 可燃气体 在线监测 模拟开放空间 气体浓度检测

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基于神经网络的高寒地区CF_(4)和SF_(6)/CF_(4)检测 被引量：2

15

作者 马汝括 董杰 +3 位作者 王雅湉 伊国鑫 丁祥浩 马乐 《中国电力》 CSCD 北大核心 2024年第3期103-112,共10页

高寒地区须携带多台仪器以满足3种不同量级SF_(6)气体中CF_(4)气体浓度的检测需求,现场运维效率低且仪器购置成本高。为此,首先设计了一种基于热释电检测技术的SF_(6)气体中CF_(4)气体浓度检测仪器,可自动选择不同的放大电阻以实现多量... 高寒地区须携带多台仪器以满足3种不同量级SF_(6)气体中CF_(4)气体浓度的检测需求,现场运维效率低且仪器购置成本高。为此,首先设计了一种基于热释电检测技术的SF_(6)气体中CF_(4)气体浓度检测仪器,可自动选择不同的放大电阻以实现多量程切换。然后提出了BP和PSO-BP2种神经网络温度-压力协同补偿模型,并通过搭建高效模拟实验平台为模型预测提供数据支撑,预测结果表明,PSO-BP神经网络优于BP神经网络。最后将PSO-BP神经网络温度-压力协同补偿模型内置于多量程检测仪器CF_(4)气体浓度检测仪器。模拟实验结果表明,该检测仪器在不同温度和压力下,小量程和大量程检测误差和重复性分别不超过±2%和1.6%,混合比量程下误差和重复性分别不超过±0.5%和0.2%,对高寒地区电网运维检修具有重要作用。 展开更多

关键词 CF_(4)气体浓度检测 热释电检测技术 高寒地区 三量程 PSO-BP神经网络模型 温度-压力协同补偿

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光离子化检测器的电离室结构优化与实验研究 被引量：4

16

作者 周琪 张思祥 +3 位作者 张旭 周围 李俊成 赵业佳 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期323-328,共6页

针对光离子化检测器(Photo Ionization Detector),通过原理研究,利用COMSOL进行了气流场和静电场的仿真,在仿真结果的指导下,进行了结构优化,使气室死体积大幅度缩减,并得出偏置电压与收集效率之间的关系。使光离子化检测器的带电离子... 针对光离子化检测器(Photo Ionization Detector),通过原理研究,利用COMSOL进行了气流场和静电场的仿真,在仿真结果的指导下,进行了结构优化,使气室死体积大幅度缩减,并得出偏置电压与收集效率之间的关系。使光离子化检测器的带电离子收集效率大幅提升。开发了低干扰和快速响应的电离室。在确定最佳流量为50 m L,紫外灯电离能为10.86 e V的情况下,针对VOC气体(甲苯)进行实验,确定偏置电压为150 V时,离子收集效率可达到85%,且光离子化检测器线性度良好,相关系数为99.84%,最低检测限可达到ppb级。其检测结果符合仿真结果中偏置电压与响应值的关系。 展开更多

关键词 光电检测 低浓度气体检测 光离子化 紫外灯光源 VOC气体

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基于嵌入式的车内空气质量检测仪的设计与实现 被引量：2

17

作者 高丽娜 王晓阳 +1 位作者 李昊霖 刘伟丽 《南方农机》 2022年第10期20-23,共4页

课题小组设计了一款检测汽车内空气质量的便携式检测仪,检测仪主控芯片采用STM32单片机,选用DHT11温湿度传感器实现对车内温湿度的检测、ZE08-CH_(2)O甲醛传感器实现对车内甲醛浓度的检测、GP2Y1014AU传感器实现车内PM_(2.5)情况的检测... 课题小组设计了一款检测汽车内空气质量的便携式检测仪,检测仪主控芯片采用STM32单片机,选用DHT11温湿度传感器实现对车内温湿度的检测、ZE08-CH_(2)O甲醛传感器实现对车内甲醛浓度的检测、GP2Y1014AU传感器实现车内PM_(2.5)情况的检测,将检测数据实时显示在液晶屏上,当检测仪检测到气体浓度超标时,则开启报警功能,并通过GSM发送短信到客户手机端,同时自动开启净化功能,为了方便使用,车内空气质量检测仪设计了太阳能供电。测试结果表明,本设计能够有效检测车内温湿度与有害气体情况,并及时提醒用户,自动开启净化功能,应用前景广阔。 展开更多

关键词 气体浓度检测 温湿度检测 GSM通信

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工业园区大气污染物高精度在线监测系统设计 被引量：8

18

作者 刘江霞 元红妍 范宝德 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第5期82-86,共5页

为了实现工业园区大气主要污染物的在线监测,设计了基于STM32的工业园区大气污染物高精度在线监测系统,实现了大气污染物H_(2)S、NH_(3)、VOCs的在线检测。在电路设计中,重点介绍了高精度模拟量数据采集电路和隔离的RS485通信接口电路... 为了实现工业园区大气主要污染物的在线监测,设计了基于STM32的工业园区大气污染物高精度在线监测系统,实现了大气污染物H_(2)S、NH_(3)、VOCs的在线检测。在电路设计中,重点介绍了高精度模拟量数据采集电路和隔离的RS485通信接口电路的设计,实现了高精度的气体浓度检测和远距离在线监测功能。在软件设计中,实现了传感器的校准、高精度模拟量数据采集、实时数据传输等功能。最后,对系统进行了校准和实验测试,H_(2)S、NH_(3)、VOCs浓度检测的相对误差绝对值的最大值分别为1.57%、1.52%和1.37%。测试结果表明,该系统的功能及检测精度满足设计要求。在线监测系统的研制为工业园区分布式空气质量监测提供了一套解决方案。 展开更多

关键词 工业园区 在线监测 STM32 大气污染物 气体浓度检测

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基于微型泵吸式的矿用红外一氧化碳传感器研制 被引量：3

19

作者 董康宁 杨晋芳 《工矿自动化》 北大核心 2021年第6期128-132,共5页

现有基于电化学原理的矿用一氧化碳传感器测量数据易受烷类气体、氢气苯类等气体及矿井环境压力的影响,测量结果误差大,且需定期调校。针对该问题,研制了一种基于微型泵吸式的矿用红外一氧化碳传感器。该传感器基于非分散式红外吸收原理... 现有基于电化学原理的矿用一氧化碳传感器测量数据易受烷类气体、氢气苯类等气体及矿井环境压力的影响,测量结果误差大,且需定期调校。针对该问题,研制了一种基于微型泵吸式的矿用红外一氧化碳传感器。该传感器基于非分散式红外吸收原理,利用CO气体对4.5μm的红外辐射具有强烈的吸收,通过测量红外辐射的初始能量和红外辐射被气体吸收后的能量,检测出CO气体浓度。针对扩散式一氧化碳传感器检测采样速度慢,检测结果容易受检测环境的风速、温度等外界因素干扰的问题,采用微型泵吸式检测方式,气体通过微型气泵的流动进入红外敏感元件气室,保证了传感器气流的稳定性。6个月的工业性试验结果表明,该传感器相比传统电化学传感器,具有红外波长固定、测量数据不受其他气体影响的优势;使用中,矿用红外一氧化碳传感器的维护周期大于6个月,主要维护操作是清洁处理,无需更换敏感元件及标校。 展开更多

关键词 一氧化碳传感器 非分散式红外吸收 微型泵吸式 CO气体浓度检测

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