基于TDLAS的激光遙測(cè)甲烷濃度技術(shù)的研究.pdf

1、瓦斯監(jiān)測(cè)是礦井安全監(jiān)控最重要的組成部分，我國(guó)礦井中使用的瓦斯檢測(cè)技術(shù)主要是傳統(tǒng)的光干涉技術(shù)和熱催化技術(shù)，這些技術(shù)受采礦環(huán)境影響頗大，而且精度低、可靠性差，所以本文研究了一種測(cè)量氣體濃度的熱點(diǎn)技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)用的激光遙測(cè)甲烷濃度系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了大氣成分測(cè)量中頗為成熟的技術(shù)：可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)，利用這種激光吸收光譜技術(shù)可以針對(duì)礦井中惡劣多變的環(huán)境可靠精確地測(cè)量出井下瓦斯氣體的濃度。
　　 本文在前人研究的探測(cè)系統(tǒng)技術(shù)基

2、礎(chǔ)下，引入了一次諧波和二次諧波信號(hào)比值與探測(cè)氣體濃度關(guān)系的研究，針對(duì)以前系統(tǒng)需要?dú)馐?、諧波信號(hào)微弱等缺點(diǎn)加以改進(jìn)，使系統(tǒng)具有遙測(cè)能力，克服激光光強(qiáng)受背景氣體、粉塵等因素所造成的衰減，能夠利用微弱的探測(cè)諧波信號(hào)算出準(zhǔn)確的氣體濃度。通過(guò)理論分析，激光的中心波長(zhǎng)設(shè)定為1654nm，把激光頻率鎖定在甲烷氣體的強(qiáng)吸收帶，發(fā)射的激光透射過(guò)被測(cè)氣體區(qū)域，經(jīng)目標(biāo)物體反射至透鏡，然后由系統(tǒng)接收。應(yīng)用一種通過(guò)檢測(cè)反射回來(lái)的光信號(hào)的一次諧波和二次諧波分量就能

3、最終確定甲烷氣體的濃度的方法。系統(tǒng)采用ARM(S3C2440A)作為控制計(jì)算和存儲(chǔ)芯片，針對(duì)理論系統(tǒng)相應(yīng)的設(shè)計(jì)了S3C2440A的最小系統(tǒng)，并將Linux嵌入式系統(tǒng)植入最小系統(tǒng)中。通過(guò)鎖相放大器探測(cè)一次諧波和二次諧波信號(hào)分量，然后把探測(cè)到的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)ARM芯片上自帶的10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，把數(shù)字信號(hào)交給處理器處理出最后的濃度。最后對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，算法模式進(jìn)行選擇，并進(jìn)行實(shí)際上對(duì)系統(tǒng)仿真測(cè)量，得出實(shí)驗(yàn)性數(shù)據(jù)，并分析了影響系