硫化氫氣體濃度檢測的光傳感機理研究.pdf

1、硫化氫氣體是腐蝕性極強的劇毒高危氣體，在石油和天然氣開采、井礦勘探、化工、鋼鐵等多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都受到硫化氫氣體的影響。尤其在高含硫油氣田勘探開發(fā)過程中極易發(fā)生硫化氫氣體泄露事故，造成人員傷亡并腐蝕破壞石油天然氣裝備。因此對油氣井現(xiàn)場硫化氫氣體濃度進行實時、快速檢測的研究具有極其重要的社會意義。
　　本課題以檢測硫化氫氣體濃度為目的，對光傳感在氣體檢測方面的應(yīng)用展開研究。首先，通過對光譜學理論進行研究，介紹了光譜吸收型光纖氣體傳感器的

2、基本原理。利用HITRAN數(shù)據(jù)庫及JavaHAWKS軟件對硫化氫氣體吸收譜線進行分析，確定了硫化氫氣體最佳吸收譜線的波長為1.578μm。然后，對現(xiàn)有基于光譜吸收特性的氣體檢測方法進行研究，提出了一種改進的氣體檢測方案，即采用雙光路差分和諧波檢測相結(jié)合的方法檢測硫化氫氣體。該方法采用波長調(diào)制和波長掃描的方法對光源進行調(diào)制，采用雙光路差分法對可調(diào)諧半導體激光吸收光譜氣體檢測技術(shù)進行改進，并利用諧波檢測技術(shù)對氣體濃度信號進行檢測。對改進后的

3、硫化氫氣體傳感系統(tǒng)建立數(shù)學模型，并利用SIMULINK仿真平臺對系統(tǒng)進行仿真，結(jié)果說明該方法可以提高系統(tǒng)在微弱信號檢測中鎖定放大器對二次諧波的檢測能力，減小測量誤差。最后，搭建了實驗平臺以及對硬件電路進行了設(shè)計，并對硫化氫氣體檢測，對實驗數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明，利用諧波檢測和雙光路差分相結(jié)合的方法對硫化氫氣體有很好的檢測效果，驗證了該方法的可行性和正確性。本文研究可應(yīng)用于油氣勘探開采現(xiàn)場，解決信號微弱等技術(shù)難題?？蔀閷崿F(xiàn)硫化氫氣體大范圍