基于TDLAS技术的甲烷浓度实时监测系统的研究与设计

【摘要】：近年来,随着科技的进步和工业经济的飞速发展,人们活动已渗透至社会生产的各个领域。但是在发展的背后存在存在一些亟待解决的问题,特别是环境污染和工业安全生产一直是社会关注的重点。而在环境污染中引起温室效应的主要气体甲烷,以及甲烷气体给煤矿安全开采带来的严重威胁,使得对甲烷气体的实时监测显得尤为重要。本文针对传统甲烷气体检测技术的不足,引入近年来迅速发展的非接触式光学气体检测技术-可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术,设计了一种基于TDLAS技术的甲烷浓度实时监测系统。本监测系统以朗伯-比尔定律为理论基础,结合TDLAS技术用于气体检测中的相关理论,对TDLAS气体检测中的关键技术进行研究。其中包括频率调制光谱学技术、谐波检测技术,以及对气体检测结果有较大影响的光源和气室结构两个重要因素,提出光源选型、测定方案和气室结构的设计方案。并在Matlab软件平台下对TDLAS技术气体检测原理和调制参数对检测的影响两方面进行仿真,以便为监测系统设计提供参数设置参考。然后在上述理论基础和研究分析上完成监测系统的总体设计,包含硬件设计和软件设计。最后,在此监测系统平台上选用不同浓度的甲烷气体标气进行实验和标定,对常温和变温测试结果进行研究分析,加入温度补偿技术,使得测试误差明显降低,基本实现了对甲烷气体浓度的实时监测。 【关键词】：甲烷 可调谐二极管激光吸收光谱 波长调制 二次谐波检测
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP274

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

半导体激光器在氧气探测中的应用及关键技术    刘云燕;潘教青;程传福;于红艳;

可调谐二极管激光吸收光谱技术测量风洞流速    谷俊青;徐胜利;

基于偏振测量的VCSEL激光器阈值行为研究    石凡;崔永顺;赵环;王暖让;方维海;杨仁福;年丰;冯克明;

适合逃逸氨取样测量的新型样品池研究    张增福;李晨曦;陈文亮;赵会娟;徐可欣;

脉冲镀金在半导体激光器中的应用及工艺优化    吴涛;

氧气浓度和温度检测系统研究    龚仲强;李军;张书林;郭清华;

小功率半导体激光器的恒温控制与驱动方法的研究    齐忠亮

基于光散射法液体成分浓度检测单元的研究    王凤双

基于TDLAS的氧气测量仪器开发与非线性调谐研究    焦萌

基于可调谐半导体激光吸收光谱的氧气测量方法的研究    张帅;董凤忠;张志荣;王煜;阚瑞峰;张玉钧;刘建国;刘文清;

可调谐二极管激光吸收光谱法测量气体温度    王健;黄伟;顾海涛;高秀敏;刘立鹏;