光纖光柵甲烷檢測系統(tǒng)的研究.pdf

1、甲烷是一種易燃易爆的氣體，是包括瓦斯在內(nèi)的多種危險(xiǎn)可燃?xì)怏w的主要組成部分。煤礦開采過程中容易發(fā)生瓦斯的爆炸，嚴(yán)重威脅著相關(guān)從業(yè)人員的生命安全，近年來，煤礦瓦斯爆炸引起的安全事故逐年上升，影響十分惡劣。甲烷濃度在4.9％～15.4％區(qū)間內(nèi)，并有氧氣與明火存在時(shí)，極易產(chǎn)生瓦斯爆炸，因此有必要對甲烷濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
　　本文設(shè)計(jì)了基于光纖布拉格光柵(FBG)和EFPI傳感器的氣體檢測方案，建立了以SLD為寬帶光源的甲烷氣體檢測系統(tǒng)，實(shí)

2、現(xiàn)了氣體的測量。本文首先介紹了光纖氣體傳感的國內(nèi)外現(xiàn)狀和本課題研究的背景和意義。并介紹了光譜吸收檢測的一般原理和氣體分子的選擇吸收理論，給出了一般氣體分子的典型吸收線，確定了光譜吸收檢測的可行性。使用一般的檢測方法會有各種干擾和影響，因此我們選擇光纖光柵濾波來降低光源不穩(wěn)定性和背景吸收的干擾。通過對光纖光柵的介紹，我們知道只有滿足布拉格條件的光才能被光纖光柵反射回光纖中，即可以把光纖光柵看做窄帶濾波器。再者對EFPI傳感器進(jìn)行了原理的介

3、紹和公式的推導(dǎo)，將其應(yīng)用于瓦斯氣體的檢測。本實(shí)驗(yàn)的軟件平臺采用的是LasIRView，該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)雙向同步通訊，這樣可以滿足實(shí)時(shí)在線監(jiān)測的要求。該軟件還采用了帶有圖像界面的操作界面，能夠清晰方便的觀察和檢測。
　　本文最后分析計(jì)算了檢測系統(tǒng)的靈敏度，進(jìn)行了包括光纖鏈路損耗實(shí)驗(yàn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)、甲烷氣體吸收實(shí)驗(yàn)、交叉靈敏度實(shí)驗(yàn)、示值比對實(shí)驗(yàn)、重復(fù)性實(shí)驗(yàn)和穩(wěn)定度測定實(shí)驗(yàn)等氣體檢測系統(tǒng)的總體實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的光纖光柵EFP