基于紅外差分檢測(cè)的甲烷氣體傳感器研制.pdf

1、甲烷是一種易燃易爆氣體，是礦井瓦斯及天然氣等多種氣體燃料的主要成分。它廣泛存在于地質(zhì)煤層中，是威脅煤礦安全的第一因素。因此，研究一種檢測(cè)方法，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)甲烷濃度，對(duì)煤礦安全運(yùn)行有重要意義。
　　 到目前為止，檢測(cè)甲烷氣體濃度的方法有很多種，國(guó)內(nèi)使用的檢測(cè)方法主要有：催化元件法、熱傳導(dǎo)法、光干涉法和紅外光譜吸收法。紅外光譜吸收法是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新方法，它是由光譜分析技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。利用這種原理所研制的瓦斯傳感器可以克服

2、現(xiàn)役傳感器固有的缺陷，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、調(diào)校周期長(zhǎng)等技術(shù)目標(biāo)。用紅外吸收法檢測(cè)甲烷氣體濃度時(shí)，誤差的補(bǔ)償是提高檢測(cè)精度的核心。通常采用各種差分的方法來(lái)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，提高檢測(cè)精度。
　　 本文基于紅外差分檢測(cè)原理，設(shè)計(jì)了一種雙波長(zhǎng)差分甲烷傳感器。利用旋轉(zhuǎn)濾光盤控制濾波和光的通過(guò)，使測(cè)量光和參考光分時(shí)通過(guò)光路，實(shí)現(xiàn)了單光源單光路單探測(cè)器結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)消除了光源功率波動(dòng)、光路損耗以及探測(cè)器的不穩(wěn)定帶來(lái)的誤差，提高了檢測(cè)精度。本文所做

3、的工作主要有：
　　 (1).闡述了檢測(cè)甲烷氣體濃度常用的幾種檢測(cè)方法，對(duì)比分析了幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并重點(diǎn)介紹紅外光譜吸收法測(cè)甲烷的檢測(cè)機(jī)理。
　　 (2).介紹了紅外法補(bǔ)償誤差常用的諧波檢測(cè)法和差分吸收法。重點(diǎn)分析幾種常用的差分檢測(cè)方法，經(jīng)過(guò)對(duì)比，選擇時(shí)間雙波長(zhǎng)差分法作為檢測(cè)方法。
　　 (3).介紹了改進(jìn)的雙波長(zhǎng)差分甲烷氣體傳感器的設(shè)計(jì)方案。傳感器采用一個(gè)四位的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)了單光源單光路單探測(cè)器結(jié)構(gòu)，消