红外甲烷检测仪的响应时间建模与实验研究

【摘要】：针对研制的基于非对称椭球聚光镜/气室的红外甲烷(CH4)检测系统,利用菲克第一定律,建立了用于分析仪器响应时间的数学模型,在CH4气体由椭球气室内向气室外扩散和由气室外向气室内扩散两种情况下,推导得到了气室中实时CH4浓度与响应时间的关系表达式,计算并分析了响应时间与气室结构参数、初始浓度以及目标浓度的关系。计算结果显示,仪器的10~90%的响应时间与气室的结构参数有关,而与气室内的初始浓度和目标浓度均无关。当长轴取为7.6cm、开孔直径分别为0.50cm和2.24cm时,计算得到的仪器响应时间约为9.42s。利用所制作的非对称椭球聚光镜/气室和CH4检测仪,分别测量了仪器的响应时间,仪器所处容器的浓度在0~10-4间变化时,其上升和下降时间分别为7.25s和9.00s;仪器所处容器的浓度在10-3~10-2间变化时,其上升和下降时间均约8.25s。由于实验条件未能较好满足菲克定律要求,实验结果和理论计算结果存在一定的差异。尽管如此,本文给出的分析理论和相关模型,在估算具有类似气室结构的检测仪响应时间方面具有应用价值。 【作者单位】： 汕头大学工学院;吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林大学实验区;
【关键词】： 红外技术与应用 甲烷(CH)检测 响应时间 菲克定律
【基金】：国家自然科学基金(61307124,61077074) 国家科技支撑计划(2013BAK06B04) 吉林省科技发展计划(20120707,201101036) 长春市国际合作(11GH01) 汕头大学科研启动基金(NTF12022) 广东省教育厅优秀青年创新人才培养计划(育苗工程)项目(2013LYM_0030)资助项目
【分类号】：TH83
【正文快照】： mental condition does not satisfy the requirement of the Fick′s law.Further,the proposed analytical the-ory and related models have applicative value in evaluating the response characteristics of the detectiondevice with structure-similar gas-cells.1引

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