一种新型高精度甲烷浓度检测系统的研究

【摘要】：在气体浓度检测过程中采用特征光谱吸收法时,提高气体浓度检测精度常常需要采用高质量窄带激光器并调制其波长使其对准被测气体特征吸收峰的方法,这样大大增加了对激光器的要求及系统成本。为了在采用原有便携式、低成本固体激光器的条件下获取更高的检测精度,设计了转换窗差分吸收光学结构以及特征吸收差分比例算法。分析了特征波长位置选择的依据,给出了实现该处理算法的步骤。系统利用转换窗与吸收气室组合的方法,将非特征吸收峰位置上的光强响应通过求比值的方法约掉,从而实现了与采用窄带激光器对准特征吸收峰位置相近的检测效果。实验采用MW-IR-1650型红外激光器、SSM17-2型步进电机控制模块、C30659型红外探测器等器件,对不同浓度的甲烷气体进行测试,结果显示在200~5 000ppm之间测量相对误差基本在2.0%以内。证明了该系统具有较高的检测精度及稳定性。 【作者单位】： 中北大学电子测试技术重点实验室;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室;
【关键词】： 光谱检测 差分比例算法 特征吸收转换窗 甲烷浓度
【基金】：科技部国际科技合作项目(2012DFA10680)资助
【分类号】：O433
【正文快照】： 引言甲烷(CH4,CAS:74-82-8)是一种无色无味的气体,具有可燃性,是主要的能源气体之一[1]。其广泛分布于自然界,沼气、天然气、坑道气等的主要成分即为甲烷[1,2]。由于甲烷应用广泛,故对其浓度的检测也早有研究,从传统矿井内防爆检测到大型天然气传输管道泄露遥测等。按照甲烷浓

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