白光EFPI傳感系統(tǒng)解調(diào)機理的研究.pdf

1、我國許多大型煤礦隨著開采工藝的不斷改進(jìn)和規(guī)模不斷擴大以及開采深度的延伸，煤層瓦斯涌出量越來越大，高瓦斯礦井越來越多，瓦斯事故在煤礦事故中占的比例越來越高。針對煤礦瓦斯事故的頻發(fā)，研究井下瓦斯氣體濃度的監(jiān)測，采用基于非本征法布里-珀羅干涉(EFPI)技術(shù)，對EFPI光纖傳感器的光譜域白光干涉解調(diào)機理進(jìn)行深入研究，提出能夠?qū)崿F(xiàn)光纖傳感技術(shù)中的傳感信息高分辨率、大動態(tài)范圍測量、不受光源波動及傳輸光纖擾動等干擾因素影響的光譜域解調(diào)技術(shù)。

2、　　本研究主要從總體檢測機理框圖設(shè)計，解調(diào)算法、降噪算法、數(shù)據(jù)處理算法等最優(yōu)算法研究，光路復(fù)用和新型材料應(yīng)用技術(shù)研究等方面，應(yīng)用了快速傅里葉變換、波長域解調(diào)算法、腔長域解調(diào)算法以及相關(guān)函數(shù)等算法作為信號解調(diào)算法，小波變換、歸一化和希爾伯特-黃算法作為降噪算法，同時將膜計算應(yīng)用到多傳感器并行數(shù)據(jù)處理當(dāng)中，設(shè)計了自聚焦透鏡的氣體傳感器氣室和采用空分復(fù)用結(jié)合時分復(fù)用技術(shù)的光路系統(tǒng)實現(xiàn)高精度光路復(fù)用降低了系統(tǒng)成本，并有效的避免了井下惡略環(huán)境中各

3、種干擾的影響，解決了EFPI光纖傳感檢測瓦斯技術(shù)中對光源功率波動和光纖傳輸損耗的變化敏感、測量分辨率低動態(tài)范圍小、有效信號難以提取、數(shù)據(jù)處理效率低下、系統(tǒng)成本高易受干擾等問題。結(jié)果表明采用光譜域白光干涉解調(diào)機理模型的EFPI光纖傳感瓦斯檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)32路（可擴展）的瓦斯在線實時檢測，精確度可達(dá)5ppm，并且能消除瓦斯氣體濃度測量中的各種干擾，得到精確的測量結(jié)果，能夠很好在井下惡劣環(huán)境中測量瓦斯氣體濃度，可實現(xiàn)全光纖測量，井下只有光