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光纤气敏传感系统的研究

夏燃、易爆、有毒、有害的气体在生产、适输、贮存未f使用过程中,如使用不当、设备和装备的质量不好或者麻痹大意,都有可能造成泄漏,造成燃烧爆炸,危及人民群众生命财产的安全。因此研究气体传感系统已成为当今传感技术发展领域的一个重要课题。对于爆炸和火灾危险环境中的信号检测,传统的电学类气体传感器均需通电才能正常工作,势必要将电信号引人爆炸和火灾危险区域,有产生电火花的可能,无法从根本上消除安全隐患,有的传统的电学类气体传感系统敏感元件的工作温度设定在较高温度〔‘〕(175℃至425℃),当现场检测可燃气体浓度大于气体爆炸下限(LEL)时,加热产生的高温可能将气体点燃,带来安全隐患;有些研究者利用气敏光学方法〔2一5〕,对气体检测。光纤气体传感技术[e]是利用光波传输信息,有效地克服了电学类传感系统存在的不足,与传统检测技术相比,光纤气敏传感系统有很多优点:光纤传输损耗小,可远距离传输,并且光纤体积小,质量小,柔软可弯折,化学性质稳定,因...  (本文共2页) 阅读全文>>

武汉理工大学
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光纤氧气传感器数字解调系统

光纤氧气传感是20世纪80年代初由光纤技术、光谱技术、信息技术和计算机技术相互交叉、渗透而形成的新传感技术。光纤气体传感在国外发展较早,发展水平较国内成熟。目前,光纤传感广泛应用于化学分析、生物检测、环境污染等检测领域。光纤氧气传感器是光纤传感中的热点和难点。本课题光纤氧气传感器检测系统是基于荧光猝灭效应的检测机制,通过测定荧光寿命从而检测氧气浓度的,荧光猝灭效应所引起的荧光寿命具有很好的稳定性、猝灭效果以及系统使用寿命长。锁相理论上论证了数字锁相应用于检测荧光寿命的可行性和优越性。技术方案上采用数字脉冲激励LED蓝紫光源照射敏感元件获得稳定的荧光信号,再通过测量荧光寿命检测氧气浓度。锁相检测荧光寿命的检测方案相对直接测量荧光强度来测定氧气浓度的方法而言,具有灵敏度高、抗干扰性强、系统稳定性能好、动态范围大等优点。采用自顶向下的数字电路设计方法设计全数字锁相环路,在MAXPLUSII设计环境下采用VHDL语言、AHDL语言等设计...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

郑州大学
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折射率调制光纤气体传感系统设计与研究

爆炸和火灾危险环境是事故发生率较高地点,对社会安全、环境、人民生命财产和国家安全防护方面构成极大的危害,建立科学而严密的安全实时检测及管理体系势在必行,既能够有效地防止事故的发生,又能够避免造成环境污染、人员伤亡和经济损失。因此研究适用于爆炸和火灾危险环境中的探测手段势在必行。目前,光纤气体传感技术已被证明为在爆炸和火灾危险环境中是一种非常有效的气体检测方法。本文研究爆炸和火灾危险环境中安全检测的基本方法;介绍了光纤传感技术的原理和分类。在此基础上本文研究了一种基于折射率调制的光纤气体传感系统。该光纤气体传感系统具有简单的结构、低廉的价格、方便的操作等特点。根据实验室现有的仪器设备和实验条件,本人对所设计的折射率调制光纤气体传感系统进行了实验研究和现场(室外空气)长期观察,结果证明该光纤气体传感系统灵敏度高,稳定性和重复性较好,很好的应用于现场,有效地验证了系统的可行性。其具体内容分为以下五个章节分别描述:首先,我们介绍了光纤传...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
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基于荧光猝灭原理的光纤氧传感器研究

气态氧和溶解氧的测定在医学、工业分析、环境监测等领域中具有重要的意义。由于光纤氧传感器具有本质安全、灵敏度高、检测精度高、响应时间快、不受电磁干扰等优点,并可对危险环境中的气态氧和溶解氧进行远程、连续和在线监控,近年来,其研究受到了人们的极大关注。本论文以钌(Ⅱ)—联吡啶(Ru(bpy)_3Cl_2)为荧光指示剂,醋酸纤维素(Cellulose Acetate membrane,简称CA膜)为荧光指示剂固定的基质材料,制备出光纤氧传感膜。采用锁相放大技术,研制出一种基于荧光猝灭原理的可对气态氧和溶解氧浓度进行测定的光纤氧传感器。本论文内容主要包括以下四个方面:荧光指示剂合成、氧传感膜的制备、光纤氧传感器的设计及该传感器对气态氧和溶解氧的检测。(1) 采用水合三氯化钌和2,2′—联吡啶合成出一种荧光物质——钌(Ⅱ)-联吡啶(Ru(bpy)_3Cl_2),通过红外光谱和X射线衍射图谱对该指示剂进行表征。因其具有优良的荧光性能,适合作...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆理工大学
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基于硫化钨纳米涂覆薄芯光纤—马赫曾德尔干涉型气体传感器及其气敏性能研究

传感器是人类探知自然,了解自然的工具,应用于生活的各个领域,而随着近几年来光纤的普及,将光纤的特性应用于传感方向的事例越来越多,其中基于气体传感的光纤传感器的应用尤为突出,具体表现为检测H_2S,CO,CO_2,NH_3,SO_2等有毒有害气体的灵敏度及其检测限等。而为了避免有毒有害气体对人类生产生活造成严重危害,研制更精确可靠的光纤气体传感器显得至关重要。通过了解近几年的前沿研究方向可知,研究人员通过熔接特种光纤或使用特殊的熔接技术构造光纤干涉仪,使原始的光源波形通过干涉仪结构变为可搭载外界信息的干涉谱图,从而将干涉谱图的变化与外界信息相联立,并以此对外界信息进行检测。此外,这种光纤干涉仪对折射率、压力、气体等物质信息检测的应用近几年来层出不穷。层片状二硫化钨是一种二维结构材料,当块状二硫化钨变为二维结构时,电子能带结构由非直接带隙变为直接带隙从而使其光、电等性能发生很大的变化。就目前的研究结果来看二维过渡金属二硫化物具有许多...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

郑州大学
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基于LPFGs氢敏探测器的研究

最初研究的气敏探测器都是电导型的,基于气敏薄膜电导率的变化来探测气体的浓度,但是这种“气敏--电导”型探测器在工作时都需要加热,当工作在易燃易爆环境中时,就存在了极大的安全隐患。近年来出现了光学气敏型探测器,他们具有灵敏度高、体积小、重量轻、电绝缘性好、不会发生中毒、抗电磁干扰、抗腐蚀性等优点,很好的弥补了“气敏--电导”型探测器的不足。特别是镀膜的长周期光纤光棚(LPFGs)探测器,它集合了光学薄膜传感和长周期光纤光栅传感的优点,逐渐成为气敏探测器的主流方向。本文首先对长周期光纤光栅(LPFGs)的耦合模理论进行了分析,推导了其透射率、交叉耦合率、带宽、包层模的有效折射率等表达式,结合长周期光纤光栅(LPFGs)的谐振波长随包层半径和外界折射率变化的关系式,分析了光纤参数以及环境折射率变化对长周期光纤光栅(LPFGs)透射谱的影响,得到了LPFGs折射率敏感的特性。然后又分析了三包层四层模型结构的长周期光纤光栅(LPFGs)的...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>