產品 求購 供應 文章 問題

0431-81702023
光學工程
近紅外波長瓦斯濃度檢測技術
       瓦斯氣體濃度的檢測在煤炭、化工、石油和其它工業,尤其在礦物質的開采中極為重要。瓦斯氣體是一種可燃、可爆性氣體,其爆炸上限為15Vol%,下限為5Vol%。 其引發的事故在礦山開采歷史上造成了極大的危害。很久以來各國科學工作者對瓦斯濃度的測量作了不懈的努力。現已研制出的干式、濕式氣敏元件、熱電阻瓦斯傳感器、半導體氣敏元件等都在瓦斯濃度檢測中起到了良好的作用,大大降低了瓦斯事故發生率。
    近幾年來,光導纖維傳感技術在世界上逐漸興起。光纖傳感器具有一些常規傳感器無可比擬的優點,如靈敏度高,響應速度快,動態范圍大,防電磁干擾,超高絕緣,無源性,防燃防爆,適于遠距離遙測,體積小,可靈活柔性撓曲等,很適于在惡劣和危險環境中應用,因而得到廣泛重視。光纖瓦斯傳感器的研究起步較晚,直到上世紀八十年代才有人報導了光纖瓦斯檢測的實驗。現在瓦斯檢測的方法主要有兩種,一是利用瓦斯氣體的光譜吸收檢測濃度;二是利用瓦斯濃度和折射率的關系用干涉法測折射率。
    單波長吸收比較型
    吸收法的基本原理均是基于光譜吸收,不同的物質具有不同特征吸收譜線。單波長吸收比較型屬吸收光譜型傳感器,根據Lambert定律:

I=I0e-μcL
    其中I,I0為吸收后和吸收前射線強度
    μ為吸收系數
    L為介質厚度
    c為介質的濃度
    從上式可以看出,根據透射和人射光強之比,可以得知氣體的濃度。單波長吸收比較型的原理圖見圖1。
    選擇合適波長的光源。脈沖發生器使激光器發出脈沖光,或采用快速斬波器將連續光轉變成脈沖光(斬波頻率為數KHz),經透鏡耦合進入光纖,并傳輸到遠處放置的待測氣體吸收盒,由氣體吸收盒輸出的光經接收光纖傳回。干涉濾光片選取瓦斯吸收率最強的譜線,由檢測器接收,經鎖相放大器后送入計算機處理,根據強度的變化測量瓦斯濃度。
    窄帶譜線吸收型
    瓦斯傳感系統中,檢測器所檢測的光,其譜線寬度一般為0.02μm-0.1μm,而瓦斯氣體的吸收譜線遠窄于0.02μm。瓦斯在波長1.6μm-1.7μm的吸收譜線如下圖所示。
由于檢測譜線寬度遠大于吸收譜線,即光譜中被吸收的成份很小,不利于高靈敏度檢測。如果選擇瓦斯吸收峰的窄帶波長,則可獲得大的檢測對比度。但是選擇單一波長則會由于模式噪聲造成嚴重的干涉噪聲,為了避免這個問題可以采用梳狀濾波器來選擇多個瓦斯峰位譜線,以降低光源的相干性,降低模式噪聲。

版權信息:長春市金龍光電科技有限責任公司 | 聯系電話:0431-81702023 | 網站備案號:吉ICP備07002350號-1 | EMAIL:[email protected]
35选7中奖号码