光纖甲烷氣體傳感器的研究.pdf

1、甲烷是煤礦瓦斯、天然氣、沼氣的主要成分，是重要的工業(yè)原料和民用燃?xì)?，屬于易燃易爆氣體，因此及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)空氣中的甲烷氣體濃度，對(duì)工礦安全運(yùn)行，人身安全及環(huán)境保護(hù)有著十分重要的作用。
　　 光纖傳感器具有本質(zhì)安全、抗電磁干擾、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、響應(yīng)速度快、不易中毒等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于易燃易爆及一些惡劣環(huán)境中的檢測(cè)，且易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量，倍受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，尤其在氣體檢測(cè)中呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本課題以甲烷為目

2、標(biāo)氣體，基于氣體近紅外光譜吸收原理，結(jié)合光纖傳感技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種反射式氣室結(jié)構(gòu)的光纖甲烷氣體傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲烷氣體濃度的探測(cè)。
　　 本論文研究的主要內(nèi)容如下：
　　 首先，將氣體濃度檢測(cè)與光纖傳感技術(shù)結(jié)合起來(lái)，比較了幾種典型的光纖氣體傳感器，確定用光譜吸收式光纖氣體傳感器對(duì)甲烷氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)。
　　 其次，通過(guò)對(duì)氣體近紅外選擇性吸收的理論分析，找出適合石英光纖進(jìn)行較長(zhǎng)距離低損耗傳輸?shù)墓庾V特性，確定了甲烷氣體

3、的吸收譜線。采用分布反饋式半導(dǎo)體激光器(DFBLD)作為光源，通過(guò)光源頻率調(diào)制實(shí)現(xiàn)氣體濃度的諧波檢測(cè)，利用二次諧波與一次諧波的比值來(lái)消除由光源的不穩(wěn)定等因素所引起的檢測(cè)誤差。根據(jù)光纖氣體傳感的發(fā)展趨勢(shì)，闡述了分布式光纖氣體傳感網(wǎng)絡(luò)的原理及意義。
　　 再次，在理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種反射式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方案，分別描述了光源、傳感頭和光電探測(cè)部分的設(shè)計(jì)思想，并利用設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案搭建了實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了甲烷氣體吸收實(shí)驗(yàn)，根據(jù)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)