红外甲烷气体浓度检测系统设计 被引量：6

1

作者 朱红秀 孙连昆 +2 位作者 王忠华 聂哲 刘欢 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期890-894,共5页

为了精确测量甲烷气体的体积浓度，采用平行红外光源IRL715EN-PR设计了红外甲烷气体检测系统。整个检测系统由硬件电路和软件系统组戍。在软件程序设计上设计了一种关于信号处理的新算法，同时设计了中断喂狗程序，大大延长了看门狗定... 为了精确测量甲烷气体的体积浓度，采用平行红外光源IRL715EN-PR设计了红外甲烷气体检测系统。整个检测系统由硬件电路和软件系统组戍。在软件程序设计上设计了一种关于信号处理的新算法，同时设计了中断喂狗程序，大大延长了看门狗定时复位时间。利用Matlab对数据进行了拟合，得到了系统的浓度和电压的函数关系。实验表明，在体积浓度在O％～4％范围内，系统最大相对误差小于1％。 展开更多

关键词 红外甲烷气体检测系统 模拟信号调理电路 单片机 看门狗 数据拟合

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气体泄漏红外成像检测系统的性能测试方法研究 被引量：11

2

作者 李家琨 金伟其 +3 位作者 王霞 张旭 刘洋 夏润秋 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期630-634,共5页

气体泄漏红外成像检测技术以其高效率遥测成像等显著优势成为气体泄漏检测的有效手段之一,针对此类系统探测能力的评价方法不全面的问题,通过改造MRTD测量靶标及方式,提出了适用于被动式气体红外成像检测系统性能的最小可分辨气体浓度MR... 气体泄漏红外成像检测技术以其高效率遥测成像等显著优势成为气体泄漏检测的有效手段之一,针对此类系统探测能力的评价方法不全面的问题,通过改造MRTD测量靶标及方式,提出了适用于被动式气体红外成像检测系统性能的最小可分辨气体浓度MRGC(minimum resolvable gas concentration)评价方法,设计并搭建了MRGC性能测试系统,并以乙烯气体为检测目标进行了测试,测试结果与系统MRTD曲线的变化趋势具有较好的一致性. 展开更多

关键词 气体泄漏检测 红外成像 性能评价 MRGC 测试系统

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随钻检测用微型红外甲烷气体传感器 被引量：5

3

作者 刘延祥 李铁 +4 位作者 姚金志 周发举 周建立 周宏 王翊 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1137-1141,共5页

为了满足石油勘探过程钻井液中甲烷气体同步检测分析的需要,实现甲烷气体随钻检测的目标,本文设计了一种可集成于钻具内的随钻检测用微型红外甲烷气体传感器。首先利用Hitran数据库对甲烷气体的红外吸收峰进行了对比分析,确定了探测器... 为了满足石油勘探过程钻井液中甲烷气体同步检测分析的需要,实现甲烷气体随钻检测的目标,本文设计了一种可集成于钻具内的随钻检测用微型红外甲烷气体传感器。首先利用Hitran数据库对甲烷气体的红外吸收峰进行了对比分析,确定了探测器滤光片的中心波长;然后利用光学仿真软件TacePro对腔体内的光线传播方向进行了光线追迹分析,并对到达探测器2个接收面的光强分布进行了模拟分析,确定了光学腔体设计的合理性,随后根据红外气体传感器的工作原理设计了相应的工作电路。测试结果表明该传感器对甲烷气体的检测精度在常温下优于0.5%F.S.,在120℃下优于0.8%F.S.;常温下实现了对甲烷饱和水溶液中脱出的微量甲烷气体的检测,可以满足甲烷气体随钻检测的需要,在石油钻井行业的随钻检气体测领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 随钻检测 甲烷 红外 微型 气体传感器

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基于CAN总线的红外甲烷检测系统的设计 被引量：1

4

作者 葛化敏 王小将 陈永 《工矿自动化》 2009年第10期119-122,共4页

文章提出了一种基于CAN总线接口的红外检测系统的设计方案。该检测系统以MSP430F499超低功耗单片机为核心,采用R-522型红外甲烷气体传感器实现对甲烷浓度的精确测量,当甲烷浓度超过预设值时可进行声光报警;MSP430F499对测量数据进行处理... 文章提出了一种基于CAN总线接口的红外检测系统的设计方案。该检测系统以MSP430F499超低功耗单片机为核心,采用R-522型红外甲烷气体传感器实现对甲烷浓度的精确测量,当甲烷浓度超过预设值时可进行声光报警;MSP430F499对测量数据进行处理后,通过CAN总线将数据传送给上位机,实现了远程监视和网络控制的智能化仪表功能。实践证明,该系统功耗低,实现简单,测量精度高。 展开更多

关键词 矿井气体 甲烷 检测 CAN总线 红外气体传感器 DELPHI

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具有开放气室的实时红外气体检测系统 被引量：7

5

作者 梁亮 贾建 +2 位作者 高晓光 郭会勇 李建平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2006年第7期58-60,共3页

介绍了一种具有开放气室的实时红外气体检测系统。系统由Silicon Lab C8051F060单片机控制,选用MEMS红外光源和光电二极管红外探测器,依据相关检波基本原理设计了信号调理电路。对乙醇和甲烷气体的测量实验表明:在16 Hz的光源调制频率下... 介绍了一种具有开放气室的实时红外气体检测系统。系统由Silicon Lab C8051F060单片机控制,选用MEMS红外光源和光电二极管红外探测器,依据相关检波基本原理设计了信号调理电路。对乙醇和甲烷气体的测量实验表明:在16 Hz的光源调制频率下,系统具有较高的灵敏度和信噪比。 展开更多

关键词 红外气体检测 相关检波 乙醇检测 甲烷检测

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基于中红外DFG光源的甲烷气体光谱检测方法研究 被引量：5

6

作者 房久龙 常建华 +3 位作者 戴峰 刘振兴 豆晓雷 赵勇毅 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期735-742,共8页

基于中红外光源的气体光谱检测是新的痕量气体监测与分析方法,在大气监测领域具有重要的应用。构建了一套基于中红外DFG光源的甲烷气体光谱检测系统。该系统以1 550nm和1 060nm波段可调谐半导体激光器作为基频光源,采用PPLN晶体作为差... 基于中红外光源的气体光谱检测是新的痕量气体监测与分析方法,在大气监测领域具有重要的应用。构建了一套基于中红外DFG光源的甲烷气体光谱检测系统。该系统以1 550nm和1 060nm波段可调谐半导体激光器作为基频光源,采用PPLN晶体作为差频非线性变频器件,实现了3.3μm处的窄线宽可调谐中红外光源输出。实验结果表明,当PPLN晶体工作温度为99.5℃时,闲频光的输出功率为112μW,差频转换效率达到1.246mW/W2。晶体的温度接受带宽为4.3℃,泵浦光波长接受带宽为5.3nm。在此基础上,分别利用直接吸收法和谐波检测法获得了3 028.751cm-1处的甲烷气体吸收光谱和二次谐波检测信号。 展开更多

关键词 中红外 甲烷气体 差频产生 直接吸收 二次谐波检测

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基于ARM的红外气体检测与报警系统 被引量：6

7

作者 李云瑞 《科学技术与工程》 2009年第16期4784-4787,共4页

采用ARM处理器S3C44B0X作为主控制器,扩展红外可燃传感器RE200B作为数据采集设备,移植嵌入式操作系统μC/OS—II和图形界面系统μC/GUI作为软件平台,进行多任务调度,来完成应用程序开发,设计出一套服从红外光谱吸收原理、比尔-朗伯(Beer... 采用ARM处理器S3C44B0X作为主控制器,扩展红外可燃传感器RE200B作为数据采集设备,移植嵌入式操作系统μC/OS—II和图形界面系统μC/GUI作为软件平台,进行多任务调度,来完成应用程序开发,设计出一套服从红外光谱吸收原理、比尔-朗伯(Beer-Lamber)定律,拥有数据实时采集功能的红外气体检测与报警系统,相对于传统催化式检测系统,红外检测系统具有更高的精度和可靠性。 展开更多

关键词 红外检测 ARM 气体报警系统 比尔-朗伯定律

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红外气体检测中谐波信号正交锁相放大器设计与实现 被引量：19

8

作者 翟冰 何启欣 +2 位作者 黄渐强 郑传涛 王一丁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期30-35,共6页

基于可调谐激光光谱吸收法的红外气体检测,为了从差分信号中有效提取出一次和二次谐波信号,研发了一种谐波信号正交锁相放大器.采用正交锁相放大及谐波检测原理,利用Simulink软件平台构建了模拟实验系统,对其功能做了仿真和验证.采用数... 基于可调谐激光光谱吸收法的红外气体检测,为了从差分信号中有效提取出一次和二次谐波信号,研发了一种谐波信号正交锁相放大器.采用正交锁相放大及谐波检测原理,利用Simulink软件平台构建了模拟实验系统,对其功能做了仿真和验证.采用数字信号处理器作为核心控制器,设计并制作出了谐波信号锁相放大器的系统实物,它主要由90°移相器、两路模拟乘法器、两路低通滤波器、差分信号放大器、模数转换器等构成.实验中,首先利用幅度可调的标准正弦信号作为待测信号,对锁相放大器的输出信号幅度与标准正弦信号的幅度做实验测量与对比,二者线性拟合优度高达0.999 94,最大误差小于4%,具有良好线性度;其次,将模拟吸收产生的差分信号作为待测信号,利用基频方波和二倍频方波分别作为参考信号,提取谐波信号,因二次谐波信号微弱易受噪音干扰,其误差在5%以内,一次谐波最大误差小于3.5%.系统具有良好的稳定性和性价比,在红外气体检测中具有较好的应用前景. 展开更多

关键词 光电检测 红外光谱学 气体检测 红外吸收 模拟实验系统 正交锁相放大器

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一种高精度中红外大气甲烷传感系统的研制 被引量：4

9

作者 叶玮琳 何迅 +2 位作者 孟永贤 郑志丹 郑传涛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期216-220,共5页

报道了一种采用中红外室温连续带间级联激光器(ICL)的高精度大气甲烷检测系统.使用的ICL激光器的发光波数范围为2 998.4~2 999.6cm-1,覆盖甲烷在2 999.06cm-1处的较强吸收峰.为增强气体吸收,采用容积为220mL、吸收光程为54.6m多通池作... 报道了一种采用中红外室温连续带间级联激光器(ICL)的高精度大气甲烷检测系统.使用的ICL激光器的发光波数范围为2 998.4~2 999.6cm-1,覆盖甲烷在2 999.06cm-1处的较强吸收峰.为增强气体吸收,采用容积为220mL、吸收光程为54.6m多通池作为气体吸收池.采用LabVIEW平台和数据采集卡,产生激光器扫描及调制信号,同时获取探测器信号并采用数字运算提取二次谐波.实验结果显示,当传感器系统的平均采样时间为3.3s时,传感器系统的阿伦方差为11.2ppbv.采用该系统对实验室内外空气中甲烷浓度进行了长时间的测量,证实该传感器系统具有较强的工程实用价值. 展开更多

关键词 红外光谱学 可调谐半导体激光器 气体检测仪 甲烷检测

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基于红外TDLAS技术的高精度CO_(2)同位素检测系统的研制 被引量：11

10

作者 侯月 黄克谨 +1 位作者 于冠一 张鹏泉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期65-69,共5页

对天然气分布监测,高精度地检测CO_(2)同位素是非常重要的。采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,通过^(13)CO_(2)/^(12)CO_(2)在4.3μm处的吸收谱线,实现高精度CO_(2)同位素检测。该检测系统由工作在连续波模式下的中红外间带级... 对天然气分布监测,高精度地检测CO_(2)同位素是非常重要的。采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,通过^(13)CO_(2)/^(12)CO_(2)在4.3μm处的吸收谱线,实现高精度CO_(2)同位素检测。该检测系统由工作在连续波模式下的中红外间带级联激光器(ICL)、长光程多通池(MPGC)和中红外碲镉汞(MCT)探测器组成。针对^(13)CO_(2)和^(12)CO_(2)两条吸收谱线强度受温度影响的问题,研制了MPGC高精度温度控制系统。实验中,配置5种不同浓度的CO_(2)气体对检测系统进行标定,响应线性度可达0.999 6。结果表明,当积分时间为92 s时,同位素检测精度低至0.013 9‰,具备实际应用价值。 展开更多

关键词 红外气体检测 CO_(2)同位素 中红外间带级联激光器 长光程多通池 中红外碲镉汞探测器 高精度温度控制系统

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用于中红外甲烷检测的压强测量与补偿（英文） 被引量：3

11

作者 刘志伟 李梓文 +3 位作者 李亚飞 郑文雪 郑传涛 王一丁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期63-68,共6页

利用一个波长为3.291μm的室温连续、带间级联激光器和一个有效光程长为54.6 m的多通池,研究了用于中红外甲烷检测的压强测量及补偿技术。通过对测得的甲烷直接吸收光谱信号进行洛伦兹吸收线型拟合,测量了吸收池内气体压强并补偿了压强... 利用一个波长为3.291μm的室温连续、带间级联激光器和一个有效光程长为54.6 m的多通池,研究了用于中红外甲烷检测的压强测量及补偿技术。通过对测得的甲烷直接吸收光谱信号进行洛伦兹吸收线型拟合,测量了吸收池内气体压强并补偿了压强变化对甲烷浓度的影响。利用浓度为2.1×10^(-6)的甲烷气体样品,在1.33×10~4~10.64×10~4 Pa的范围内进行了压强标定;对压强为9.31×10~4 Pa、浓度为2.1×10^(-6)甲烷气体样品的压强测量结果进行阿仑方差分析,结果表明,当积分时间为2.2s时,压强的测量精度约为219.5Pa。在1.33×104、3.99×10~4和6.65×10~4 Pa三种不同压强条件下,对浓度分别为1.0×10^(-6)、1.2×10^(-6)、1.4×10^(-6)、1.6×10^(-6)、2.1×10^(-6)甲烷气体样品的浓度和压强做了15组测量,验证了所给出的压强测量和补偿技术的可行性。 展开更多

关键词 传感器技术 气体传感器 红外光谱 甲烷检测 气体吸收 吸收光谱 激光光谱 红外激光器

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基于红外吸收光谱法检测SF_6分解气体的仿真与实验研究 被引量：4

12

作者 郭安祥 叶日新 +2 位作者 董明 任明 张乔根 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2017年第12期72-77,共6页

为研究红外吸收光谱法在SF_6分解气体检测分析中的应用,通过仿真计算得到了SF_6特征分解气体的红外吸收特征光谱,并确定了3种目标检测气体(CO、SO2、H2S)的红外特征频谱;依据红外光谱检测原理,设计了基于FTIR的SF_6分解气体检测系统,使... 为研究红外吸收光谱法在SF_6分解气体检测分析中的应用,通过仿真计算得到了SF_6特征分解气体的红外吸收特征光谱,并确定了3种目标检测气体(CO、SO2、H2S)的红外特征频谱;依据红外光谱检测原理,设计了基于FTIR的SF_6分解气体检测系统,使用该检测系统对实验样气进行测试实验。结果表明:基于FTIR的SF_6分解气体检测系统能够有效地对目标检测气体进行定性及定量分析,可应用于SF_6分解气体的在线监测。 展开更多

关键词 SF_6分解气体 红外吸收光谱 多组分气体检测 检测系统

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有尘环境多组分气体成分检测系统的设计 被引量：16

13

作者 曾怡帅 杨友良 马翠红 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期859-865,共7页

通过LabV IEW软件设计一个基于TDLAS谐波检测含尘气体浓度的虚拟系统,模拟测量在常温常压并含有已知粉尘颗粒的环境中SO2、NO2和NO 3种气体的浓度,且使气体成分测量的结果不受粉尘因素的干扰。设计中使用2 516.2,2 911.66,3 752.44 cm-1... 通过LabV IEW软件设计一个基于TDLAS谐波检测含尘气体浓度的虚拟系统,模拟测量在常温常压并含有已知粉尘颗粒的环境中SO2、NO2和NO 3种气体的浓度,且使气体成分测量的结果不受粉尘因素的干扰。设计中使用2 516.2,2 911.66,3 752.44 cm-1的3种中红外激光分别对SO2、NO2和NO气体进行检测,根据锁相放大原理设计虚拟多通道锁相放大器分析检测到的二次谐波信号,根据谐波信号对各气体的浓度进行定标测量,最后进行数据校正来排除粉尘颗粒的干扰,使气体的定标测量得到一个稳定的结果。 展开更多

关键词 系统模拟 激光理论 红外光谱 吸收光谱 含尘多组分气体检测

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基于LABVIEW平台秸秆沼气气体成分检测系统的设计 被引量：2

14

作者 武东平 王曦 王晓萍 《当代农机》 2013年第2期78-80,共3页

设计了以MH—Z92红外双气体模组为系统核心、LABVIEW平台为运行环境、秸秆沼气中甲烷和二氧化碳气体浓度为检测对象的秸秆沼气气体成分分析系统,为实现机电一体化秸秆沼气集中供气系统的精细化管理,促进沼气检测方法与手段的科学、便捷... 设计了以MH—Z92红外双气体模组为系统核心、LABVIEW平台为运行环境、秸秆沼气中甲烷和二氧化碳气体浓度为检测对象的秸秆沼气气体成分分析系统,为实现机电一体化秸秆沼气集中供气系统的精细化管理,促进沼气检测方法与手段的科学、便捷化,提高系统运行的经济型、可控性与可持续性提供了理论支撑。 展开更多

关键词 秸秆沼气 红外双气体模组 LABVIEW系统 气体分析 检测

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红外CH_4检测仪 被引量：17

15

作者 王一丁 钟宏杰 +2 位作者 金钦汉 白旭东 王德 《吉林大学自然科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期69-71,共3页

基于朗伯 -比尔吸收定律 ,设计具有新型光路和电路结构的便携式红外 CH4 气体检测仪 .该仪器具有智能化、低功耗和低成本等特点 ,可以应用于矿山、冶金、化工、石油。

关键词 红外检测仪 气体 甲烷 分析

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袖珍式红外瓦斯检测仪的设计与实验 被引量：12

16

作者 于鑫 高宗丽 +3 位作者 宋楠 刘洋 郑传涛 王一丁(指导) 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期52-57,共6页

在满足气体检测要求的前提下,为了能够使气体检测仪器的小型化以及低功耗,设计了袖珍式红外瓦斯检测仪.以集光源、光路、红外探测器于一体的红外传感模块为核心,修正了传统的气体吸收理论,采用差分式气体吸收技术设计出一种具有低成本... 在满足气体检测要求的前提下,为了能够使气体检测仪器的小型化以及低功耗,设计了袖珍式红外瓦斯检测仪.以集光源、光路、红外探测器于一体的红外传感模块为核心,修正了传统的气体吸收理论,采用差分式气体吸收技术设计出一种具有低成本、低功耗、低检测下限、高信噪比的袖珍式非线性甲烷检测仪.集成后的仪器采用干电池单电源供电,工作时总电流在150mA以内、总功耗小于0.9 W,检测仪的电路增益为43.3dB.实验中进行了单、双通道气体检测实验,采用新配气方法在甲烷爆炸限内进行双通道气体检测实验,得到低检测下限和高灵敏度测试实验,最低检测下限都能够达50ppm.与传统的壁挂式检测仪器相比,该仪器以手持式的形式完全可以满足检测有害气体的需求. 展开更多

关键词 光电检测 红外探测器 气体吸收 甲烷 袖珍式 非线性系统 单电源 电路

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光纤甲烷气体传感器的研究 被引量：8

17

作者 褚衍平 张景超 管立君 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期684-687,共4页

基于甲烷气体近红外吸收的机理,研究了一种高灵敏度易于实现的光纤甲烷气体传感器。分析了半导体激光器的调制特性和谐波检测的基本原理,建立了传感器的数学模型。系统采用分布反馈式半导体激光器做光源,气室采用小型渐变折射率透镜构... 基于甲烷气体近红外吸收的机理,研究了一种高灵敏度易于实现的光纤甲烷气体传感器。分析了半导体激光器的调制特性和谐波检测的基本原理,建立了传感器的数学模型。系统采用分布反馈式半导体激光器做光源,气室采用小型渐变折射率透镜构成的气室,加入参考光路和参考气室,使光源输出的中心波长锁定在气体的吸收峰上,通过光源调制实现气体浓度的谐波检测,给出了甲烷气体测量的实验结果。 展开更多

关键词 近红外吸收 谐波检测 气体传感器 甲烷

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基于腔增强激光光谱的水中溶解甲烷传感系统 被引量：5

18

作者 陈稳稳 郑凯元 +3 位作者 曹延伟 陈奕汐 郑传涛 王一丁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期168-176,共9页

为探测水中甲烷气体浓度,研制了一种基于离轴积分腔输出光谱的水中溶解甲烷传感系统。系统由分布式反馈激光器(中心波长为1653 nm)、激光器温度控制模块、激光器电流驱动模块、谐振腔/气室、光电探测器、数据采集模块、数据处理模块和... 为探测水中甲烷气体浓度,研制了一种基于离轴积分腔输出光谱的水中溶解甲烷传感系统。系统由分布式反馈激光器(中心波长为1653 nm)、激光器温度控制模块、激光器电流驱动模块、谐振腔/气室、光电探测器、数据采集模块、数据处理模块和气液分离模块构成。利用配备的甲烷气体样品和纯氮气(N2),分别开展系统有效光程标定、直接吸收光谱信号的标定和稳定性测试等实验。使用浓度为10×10^(-6)的甲烷气体样品标定了系统有效光程,约为1906 m。将纯氮气作为目标气体,测量系统的稳定性。Allan方差分析结果表明,当积分时间为2 s时,系统检测灵敏度为92.8×10^(-9),当积分时间增加到134 s,系统的灵敏度可提高到13.2×10^(-9)。利用该系统开展自来水、雨水和湖水样品中溶解甲烷的浓度检测实验,结果证实了该技术及系统的工程实用价值。该研究及相关结果为水质检测和天然气水合物等清洁能源的勘探开发奠定了良好的基础。 展开更多

关键词 气体传感器 红外吸收光谱 离轴积分腔输出光谱技术 直接吸收光谱技术 甲烷检测

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基于双窄带LED光源的红外甲烷传感器的研制 被引量：10

19

作者 赵庆川 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期148-156,共9页

利用甲烷气体分子在3.3μm处的主吸收峰,研制了一种基于非色散红外光谱技术的红外甲烷传感器.传感器的光学部分由峰值波长为3.4μm的测量发光二极管、峰值波长为2.7μm的参考发光二极管、截止波长为3.6μm的光电二极管及球面反射面组成... 利用甲烷气体分子在3.3μm处的主吸收峰,研制了一种基于非色散红外光谱技术的红外甲烷传感器.传感器的光学部分由峰值波长为3.4μm的测量发光二极管、峰值波长为2.7μm的参考发光二极管、截止波长为3.6μm的光电二极管及球面反射面组成;电路部分包括发光二极管驱动电路、光敏信号处理电路、温度测量电路、微处理器.采用短脉冲供电控制逻辑的工作模式,降低红外光源的上电时间,将光学测量器件的功耗降至16mW.实验研究了温度变化对传感器甲烷浓度测量结果的影响,通过数据分析及线性拟合,得出了温度补偿算法公式.补偿后的传感器及检测系统平台实验结果表明:传感器平均功耗为23.56mW,在-20~50℃的温度范围内温度变化对测量值的影响不超过真值的3%,湿度影响不超过真值的4%,响应时间小于25s,工作稳定性时间大于60天,性能指标均满足或优于AQ6211-2008煤矿用非色散红外甲烷传感器行业标准相关要求.与热辐射红外光源或激光检测原理的甲烷传感器相比,基于双窄带发光二极管的红外甲烷传感器功耗降低70%以上,能够满足便携式、无线化应用场合低功耗的技术要求. 展开更多

关键词 气体传感器 红外吸收 窄带光谱 LED光源 短脉冲供电 温度补偿 甲烷检测

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用于早期火灾探测的红外一氧化碳传感系统 被引量：6

20

作者 马卓 李亚飞 +3 位作者 卢洋 宋芳 郑传涛(指导) 王一丁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期320-331,共12页

基于非分散红外吸收光谱技术,利用CO气体分子在4.6μm处的基频吸收带,采用宽带红外热光源和双通道热释电探测器,研制了一种用于早期火灾探测的红外CO传感系统。根据系统检测原理,对CO分子在红外波段的吸收谱线进行了选择;推导了光学矩... 基于非分散红外吸收光谱技术,利用CO气体分子在4.6μm处的基频吸收带,采用宽带红外热光源和双通道热释电探测器,研制了一种用于早期火灾探测的红外CO传感系统。根据系统检测原理,对CO分子在红外波段的吸收谱线进行了选择;推导了光学矩阵理论,设计并优化了气室结构,优化后气室的吸收光程达到180 cm。对研制的锁相放大器进行标定,1σ检测下限为0.15μV,背景噪声为38.89~43.23μV。对传感系统的性能进行了实验测试。结果显示,CO的检测分辨率优于2.00×10^(-5),响应时间为35~38 s。对纯氮气(N_(2))样品进行了长达80 min的监测,其浓度波动范围为-1.42×10^(-5)~1.51×10^(-5),当积分时间为0.25 s时,系统的检测下限为1.54×10^(-6);当积分时间为300 s时,系统的理论检测下限可达3.50×10^(-7)。引入卡尔曼滤波算法来提高系统的稳定性,对纯氮气进行长达80 min的探测,引入该算法后系统的检测下限降低到原来的23%,同时,当积分时间为0.25 s时,检测下限降低到3.60×10^(-7)。利用该传感系统,开展了棉花、纸张和木材的火灾阴燃实验,研究了CO浓度随阴燃时间的变化关系,验证了可通过CO浓度的变化来探测火灾发生的方法,证实了该传感系统呈现出良好的早期火灾探测能力。 展开更多

关键词 传感系统 红外吸收光谱 矩阵光学 气体检测 火灾探测

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