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采用Tm光纤光源的甲烷气体相关光谱检测

采用Tm光纤光源的甲烷气体相关光谱检测董小鹏H.O.Edwards,J.P.Dakin(中国科技大学电子工程与信息科学系,合肥230027ORC,UniversityofSouthampton,Southampton,SO95NH,UK)提要报道了以半导体激光器泵浦掺Tm3+光纤为光源的甲烷气体相关光谱检测系统,研究了788nm波长泵浦下掺Tm光纤光源的一些光谱特性,并在实验上用这种光源及系统对甲烷气体作了测量。在5.7cm长的测量腔下,系统噪声幅度对应的最小气体检测浓度为0.47%,远低于甲烷气体的爆炸低限(5%),证明了这种光纤光源用于甲烷气体浓度测量的可行性。关键词光纤,光谱,掺杂光纤,激光器泵浦,气体检测1引言气体检测在许多工业及环境监测等部门是十分重要和必不可少的。用气体的吸收光谱来鉴别不同气体及测量其浓度是气体检测的一种重要方法,具有许多优点。由于气体分子的振动一转动,一些常见气体的基频吸收峰在红外波段,其泛频可延伸...  (本文共6页) 阅读全文>>

《煤》2000年01期

煤与甲烷气体相互作用机理的研究

依据前人的实验结果和大量生产实践表明 ,赋存在煤层中的矿井瓦斯气体的组分是以甲烷气体为主的 ,因此 ,从狭义上讲 ,人们习惯于称“甲烷”为“矿井瓦斯”。试图探讨煤与甲烷气体之间相互作用的机理。甲烷气体主要以游离和吸附态存在于煤层中已形成共识 ,但是 ,关于描述煤层内真实甲烷气体状态的经验方程与理想气态方程的偏差认识尚有不清 ,需要从分子或原子水平 (微观 )上来重新认识煤中甲烷气体分子之间的相互作用 ,这也有利于阐明煤与甲烷气体的相互作用机理[1] 。从宏观角度上认为煤是一种含有相当发育的孔隙与裂隙的固体介质 ,其孔隙与裂隙中含有瓦斯气体。一般认为 ,煤层瓦斯含量由游离瓦斯量和吸附瓦斯量组成 ,游离瓦斯量可用气体状态方程来描述 ;而吸附瓦斯量可用单分子层甲烷气体吸附模型———朗格缪尔 (Langmuir)方程来描述。吸附瓦斯和游离瓦斯在一定的条件下可相互转化。也即 ,当孔隙瓦斯压力增加时 ,部分游离瓦斯被煤孔隙表面吸附而成为吸附...  (本文共4页) 阅读全文>>

权威出处: 《煤》2000年01期
燕山大学
燕山大学

光纤光学式甲烷气体传感器的设计与实验研究

光纤气体传感技术是一项正在发展中的新型测试技术,在工业生产、环境保护和医学等领域具有广阔的应用前景。近十几年来,随着光纤传感技术的发展,光纤气体传感器的研究在国内外均受到广泛的重视。光纤气体传感器以光作为被测量的信号载体,对测量对象不产生影响,其自身独立性好,并适应各种使用环境,由其组成的光纤传感系统便于与计算机连接,可满足多功能、智能化的要求,与光纤遥测技术相配合可实现远距离测量与控制。瓦斯是发生在煤矿中重大自然灾害的根源之一,瓦斯爆炸严重威胁到煤矿作业人员的生命安全,影响矿井的正常生产。矿井中瓦斯的主要成分是甲烷,有效准确地预测甲烷爆炸的相关信息关系重大。本文提出基于分布反馈式半导体激光器(DFBLD)的波长调制技术、光纤传感技术和微弱信号检测技术,设计了一种新的气体检测传感系统和仪器。实验证明该仪器灵敏度高、重复性和稳定性好。该仪器稍加改进或换上其它附件,即可测量其它多种气体的浓度,在气体浓度测量领域,具有较好的应用前景。...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
武汉理工大学

基于NDIR原理的甲烷气体检测系统的研究与设计

随着国家经济的快速发展,我国对煤炭、石油和天然气的需求居高不下,但瓦斯爆炸产生的安全事故从未间断,严重威胁了公众的生命和财产安全。甲烷气体还是一种很强效的温室气体,会产生巨大的温室效应。所以无论从环境保护方面或者是安全生产方面考虑,都急需对甲烷气体进行预防和实时监测。非分光红外(NDIR)检测技术具有选择性好、灵敏度高等优点,为了进一步提高NDIR气体传感器的性能和降低系统成本,本文对基于NDIR技术甲烷气体检测系统进行了研究和设计。本检测系统主要由固定式甲烷气体探测器和报警控制器两部分组成,首先对NDIR甲烷气体传感器的工作原理进行了理论分析,然后介绍了气体探测器和报警控制器的硬件电路设计,主要包括以STM32F091单片机为控制核心的主控电路、传感器探头接口电路、数码管显示电路、报警电路等部分;在软件设计方面,主要包括气体探测器软件设计、报警控制器软件设计和上位机界面设计三个部分。气体探测器软件设计主要包括甲烷气体信息采集程...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国计量大学
中国计量大学

基于不分光红外法甲烷气体传感器的研究

近年来,由于矿难、石油天然气、管道泄露事件的频繁发生,给人们的生活造成了严重的影响,因而准确实时的对甲烷气体进行检测有着十分重要的意义,在此基础上设计了一种基于不分光红外法(NDIR)原理的甲烷气体传感器,该传感器具有体积小、精度高、不易中毒等优点。本文通过介绍几种常用的气体检测方法,分析它们的优缺点,在此基础上选定了本系统的检测方法:不分光红外气体检测法。其次论述了本系统的理论基础朗伯比尔定律,为消除定律中光强因素的影响,提出了双通道检测法,在此基础上推导出了气体浓度计算的理论公式,通过对甲烷气体分子吸收谱线的分析研究,确定了甲烷气体的特征吸收波长为3.31um,同时根据滤光片的选型确定了参考通道的中心波长为3.93um。根据确定的系统检测方案,选择了合适的红外光源、探测器以及放大电路所需要的芯片,完成了传感器的气室结构设计。因为热释电探测器对红外光源的变化量敏感,故而需要对红外光源进行一定的调制;在软硬设计方面,本系统选择了...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国乳业》2010年11期
中国乳业

反刍动物甲烷气体排放对环境的危害及应对措施

全球气候变暖已成为一个世界性的话题,作为一个严峻的问题摆在人们面前,它对人类活动产生的负面影响将更为巨大和深远。众所周知,全球变暖是温室气体过度排放所致。温室气体主要包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫等6种气体,其中前3种最为主要。人类生产生活排放的温室气体一直被视为全球气候变暖的罪魁祸首,而联合国粮农组织的一份报告显示,反刍动物反刍过程中产生的甲烷气体也会加剧这一过程。据新华社报道(2007),人们或许认为单个牛羊排出的气体不足称道,但是这个群体巨大的数量足以影响到气候变化。以新西兰为例,该国拥有3400万只羊、970万头牛以及140万头鹿,这些动物所排放的温室气体占整个国家温室气体的48%,主要成分是甲烷、氮氧化物。统计显示,英国农业排放温室气体量占总排放量的7%,占甲烷排放总量的37%,占一氧化二氮排放总量的67%。不断增长的全球人口规模和人均产值,将会使肉类和奶制品的需求量翻倍,到2050年,...  (本文共3页) 阅读全文>>