分享到:

光纤乙炔气体传感器的研究

随着世界经济的发展,环境污染日趋严重,环境保护已经成为各国主要研究课题。因此,近年来气体浓度检测仪成为各国传感技术领域研究的热点和重点。本课题就是基于保护环境的目的,利用近红外光谱吸收理论,研究大气污染监测仪器。它在环境监测、电力系统、油田矿井等场合有着广泛的应用前景。由于光纤传感器本身具有的优点,使得红外光谱吸收式光纤气体传感器成为气体浓度检测的主流方向。本文通过对以往研究成果的综合和分析,指出了造成气体浓度检测灵敏度和精度不高的主要原因,提出了单谱全宽调制技术并论证了其可行性。在深刻分析乙炔光谱精细吸收谱线线型、位置和线宽的基础上,利用压电陶瓷的电致伸缩效应,对光纤光栅的中心波长进行调制,选择乙炔气体在石英光纤低损耗传输区域的最大吸收峰进行单谱线全宽扫描。通过检测光纤光栅反射谱光强和透射谱光强,并把两者进行比值运算,以消除光源波动的影响。在微弱信号检测电路设计上,采用锁定放大器提取二次谐波,检测一次谐波和二次谐波的比值,可以  (本文共86页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
武汉理工大学

光谱吸收型光纤气体传感器的研究

光纤气体传感技术是一门新兴的前沿学科,在工业生产、环境监测和医学等领域有广阔的应用前景。近年来,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重视。光纤气体传感器测量信号的载体是光波,对被测环境干扰小,特别是其传感头不带电、本质防爆的特点,可适用于易燃易爆气体的工业在线检测。本文研究的对象是光谱吸收型光纤气体传感器。每一种气体都有固有的吸收谱,当光源的发射光波长与气体的吸收光波长相吻合时,就会发生共振吸收,其吸收强度与该气体的浓度有关,通过测量光的吸收强度就可测量气体的浓度。本文设计了两套实验方案,并对乙炔气体的检测进行了实验研究。主要内容包括以下几个方面:1、对光谱吸收型光纤气体传感器在国内外的研究现状进行了较为全面的分析,比较了各种方法的优点、应用范围及局限性,并致力于在此基础上设计新的实验方案以提高现有气体传感器的测量精度和适用性。2、分析了气体的吸收光谱,结合当前市场上已有的发光光源,设计出两套实验方案:...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

基于光子晶体光纤的气体传感器及其组网技术研究

在环境保护和现代化工业生产中,低浓度气体的探测必不可少,而且在现在的工业中急需一种可监测多点气体浓度信息的传感网络。光纤型气体传感设备和方案有着很多优点:抗干扰性强、本质安全、体积小、易于组网、基于光通信技术、可实现智能化检测等,这些显著特点使其成为当今国内外传感领域研究的主要对象。而光学光谱系统因为提供了高敏感度、短的响应时间、特定的分子吸收谱以及对电磁场的干扰抗性较大等原因在气体传感方面的应用也是越来越广泛。基于光子晶体光纤的气体传感器在近年来的研究越来越多,而关于传感网络的组建的研究却比较少见到有报道,本论文以这两点为主题,主要从以下几个方面展开研究工作:1)深入了解了空芯光子晶体光纤在气体传感方面的应用,介绍了一种新型光谱吸收气体传感器,该传感器使用空芯光子晶体光纤做气室,测量了乙炔气体在13吸收带的吸收光谱图,并根据乙炔气体在1531.58nm吸收峰的衰减系数推算得该传感器的检测灵敏度可以达到94ppmv。2)研究了当...  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
武汉理工大学

光纤氧、乙炔气体敏感材料及其传感器性能研究

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。本文以聚氯乙烯(PVC)和聚苯乙烯(PS)为基质材料分别固定钌(Ⅱ)—邻菲咯啉(Ru(phen)_3Cl_2)和钌(Ⅱ)—二氮杂菲(Ru(bathophen)_3Cl_2)为荧光指示剂,制备出光纤氧敏感膜。采用锁相放大技术,这些膜在对气态氧和溶解氧进行测定时具有响应时间快、重复性和稳定性好等特点。对乙炔气体的在线检测在电力工业、石化等领域中十分重要。本文研制的吸收型光纤乙炔传感器是利用乙炔气体的特征吸收峰来在线检测乙炔气体的含量的,且整个过程利用的是光波导,因此它有本质防爆功能。在检测乙炔时该传感器响应快、重复性好。本论文内容主要包括以下两个主要方面:荧光指示剂合成和氧传感膜的制备及其...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

基于微结构光纤的气体和表面等离子体共振传感器研究

微结构光纤也被称为光子晶体光纤(当光纤中的孔周期排列时),由沿着整个光纤长度方向排列的空气孔组成,提供许多传统光纤不能提供的新功能。由于独特的几何结构,微结构光纤的特殊性能在传感应用中展现出了杰出的潜力。本文从理论和实验方面研究了利用微结构光纤的气体传感器,并设计和分析了利用微结构光纤的表面等离子体共振传感器实现折射率和温度的传感。主要内容包括以下几部分:1.气体传感器在理论上,我们分析了亚波长悬浮纤芯的微结构光纤在气体传感领域的应用。对光纤参数和材料折射率对传感器的相对灵敏度,有效模场面积和限制损耗的影响做了分析。确定了该光纤发展成为具有高灵敏度,大有效模场面积和低损耗的气体传感器的可能。在实验上,我们利用光子带隙型微结构光纤和波分复用器,设计了一个三点探测的乙炔气体传感器,选用乙炔气体的三个吸收峰:1530.371nm、1532.830和1536.712nm,实现同时探测了三个气体室的气体吸收光谱。2.折射率传感器我们提出了...  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

基于谐波检测技术的光谱吸收光纤乙炔气体传感器的研究

电力系统中大型变压器的安全运行具有十分重要的现实意义。随着我国电力事业的飞速发展,工矿企业电气化和用电量不断提高,各种变压器得到日益广泛的应用。在运行过程中,变压器油中可能会产生故障气体,本文研究变压器油中出现的故障气体-乙炔实现高灵敏度的在线遥测,实现对变压器运行状况的实时监视。光纤气体传感器由于它的一系列独特的技术优越性而受到广泛应用。本文在综述光纤气体传感器的发展过程和现状的基础上,分析了现有的光纤气体传感技术和方法所存在的一些弊端,指出它们的应用局限性。采用光谱吸收法,利用光纤传输光信号实现变压器油中故障气体的高灵敏度在线遥测。基于气体红外吸收的谐波检测技术,研究了一种新的光纤气体浓度检测方法。这种测量方法具有灵敏度高、不受环境气体影响、抗电磁干扰等优点,可以应用于危险或恶劣的环境中。本文应用量子力学和分子光谱理论分析了气体分子的吸收中心波长、吸收线型、吸收线宽和吸收谱线的强度分布等特性,给出了Beer-Lambert定...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>