气体流量对石英增强型光声光谱检测精度的影响

石英增强型光声光谱(QEPAS)检测技术在痕量气体浓度检测方面具有灵敏度高、可靠性好、系统体积小等优势。以二氧化碳(CO2)为目标气体,深入研究不同气体流量对QEPAS检测系统精度的影响。通过Fluent ANSYS仿真软件对气体流场进行分析,完成对不同流量情况下气室内压强和流速的仿真。通过基于QEPAS的CO2气体检测系统的实验,研究了气室压强对气体浓度检测的影响。实验结果表明通过控制气体流量使得气室内的压强为1.08e-1~1.48e-1 Pa时,检测信号与气体浓度之间线性关系良好,相关系数R=0.99971,系统相对误差为0.5%,系统检测下限为72ppm。     

基于煤层钻孔气体参数检测的突出预测预报装置

为解决现行的煤层钻孔气体检测装置数据最高值不容易被捕捉、钻孔气体参数比较单一、测定结果不能实时显示的问题,特研制出一种煤层钻孔气体检测装置。此装置能够准确测定煤层钻孔内的气体浓度(包括甲烷、硫化氢和一氧化碳)、气体流量、气体温度和气体压力等(包括高压和低压)参数,并且数据实时显示、连续记录、易于查询。应用实践表明:该装置能够满足煤矿现场测定煤层钻孔参数的要求,对实时预测预报煤与瓦斯突出危险性、保障煤矿安全生产具有重要意义。     

一种新型室内空气质量检测仪的设计

为了普通民众能够准确得知室内空气污染状况,设计了一种涉及室内甲醛(HCHO)、氨(NH3)和苯(C6H6)这三种气体浓度的新型室内空气质量快速检测仪.该仪器主要通过气体传感器得到对应气体浓度的微弱电流信号,再通过一种新型的高精度信号处理电路和基于FPGA的模数转换电路得到对应气体的初始浓度值,结合室内环境气压、温湿度情况和修正算法得到更准确的浓度值.该仪器还具有浓度超标报警、测量数据打印输出等功能及检测精度高、速度快、稳定性好、携带方便等优点.     

阀进样气相色谱仪测定温室气体的检测技术优化

为了提高气相色谱法检测温室气体的检测精度和稳定性,通过阀进样的气相色谱仪7890B,连接热导检测器(TCD),氢火焰检测器(FID)以及电子捕获检测器(μECD),同时对大气中或者田间的CO₂、CH₄和N₂O三种常见温室气体进行分离和检测.考察样品的不同存储时间(0,1,7,15 d)和环境温度(20,25,30℃)对检测结果的影响,分析进样气泡计的设计以及数据分析处理办法,结合阀进样的气相色谱仪的实际使用情况,对色谱仪的日常使用与维护、仪器常见问题与对策进行探讨.研究结果表明,可为提高气相色谱仪对温室气体的检测效率和检测结果的准确性提供参考.     

高光谱影像化学气体检测算法研究

在研究高光谱影像目标检测常用算法的基础上,将约束能量最小化方法(CEM)、正交子空间投影(OSP)、广义似然比检验(GLRT)及自适应一致估计器(ACE)等算法应用到高光谱影像化学气体检测中。实验采用两组合成的高光谱影像数据,实验结果显示算法可行,且ACE算法取得最好的检测效果。     

实验室管道流量仪表校准系统研究

为了开展实验室流量测量方法研究,本文建立了50mm管径的实验室流量仪表校准系统。液体流量校准系统采用PLC(CPU224XP+EM235)控制水泵进水,并利用电动调节阀控制水流量,通过涡街流量计和投入式数字液位计检测水流量和水箱液位,构成一个闭环控制的水流量测量与控制系统。气体流量校准系统采用PLC控制D700变频器,再控制气泵的进气量。通过气体涡轮流量计检测气体流量,实现气体流量的闭环测量与控制。流量测控计算机采用MCGS5.5完成操作界面、通信程序、PID等控制算法和控制参数传递程序的设计。实验验证系统灵敏度达到1%~2%,可以满足实验室流量测量研究的要求。该系统具有一定的推广应用价值。     

基于TDLAS技术判定猪肉挥发性盐基氮含量

挥发性盐基氮(TVB-N)含量是猪肉新鲜度检测中的一项重要指标。为了检测猪肉变质过程中挥发出的硫化氢气体(H₂S)浓度,设计了一套基于激光气体检测技术(TDLAS)的气体检测系统,同时利用国标方法测量了相同环境下TVB-N的含量,并探究了新鲜猪肉在25℃,70% 相对湿度(RH)的环境下腐败过程中TVB-N与H₂S气体浓度的变化规律以及两者间的数量关系。结果表明,新鲜猪肉在变质过程中,TVB-N含量和H₂S浓度都逐渐增加,且不同时间点所测得H₂S浓度与TVB-N含量呈直线正相关(p<0.02)。因此,在猪肉变质过程中可以用TDLAS检测H₂S的方法来间接测量TVB-N含量,从而可以快速、无损、精准得到TVB-N含量,提高了肉质检测的效率。     

基于计算流体力学的集气站气体检测报警仪布置优化

提出气体检测报警仪的布置优化方法,以某高含硫气田集气站天然气泄漏为例,构建集气站计算流体力学(CFD)模型并将站内气体检测报警仪设置为模型中的监测点,通过对天然气泄漏及扩散过程的数值模拟获得各监测点的甲烷和硫化氢浓度,据此对可燃气体检测报警仪布置高度、可燃及有毒气体检测报警仪探测有效性及反应时间进行分析.结果表明:对于高含硫天然气泄漏检测,可燃气体检测报警仪高位布置检测效果优于低位布置;硫化氢检测报警仪探测有效性高于可燃气体检测报警仪.建议高含硫气田集气站气体检测报警仪布置可以硫化氢检测报警仪为主并辅以可燃气体检测报警仪.     

光腔衰荡光谱技术应用于痕量气体检测的研究进展

光腔衰荡光谱(CRDS)技术在对痕量气体的检测技术中占有重要的地位。对基于光腔衰荡光谱技术的痕量气体检测相关研究进行了综述,分析了光腔衰荡光谱技术的相关工作原理及技术特点。介绍了CRDS痕量气体检测在大气环境、生物医学、燃烧化学等方面的研究进展以及存在的问题;总结了CRDS痕量气体检测的发展趋势。     

气体泄漏红外成像检测系统的性能测试方法研究

气体泄漏红外成像检测技术以其高效率遥测成像等显著优势成为气体泄漏检测的有效手段之一,针对此类系统探测能力的评价方法不全面的问题,通过改造MRTD测量靶标及方式,提出了适用于被动式气体红外成像检测系统性能的最小可分辨气体浓度MRGC (minimum resolvable gas concentration)评价方法,设计并搭建了MRGC性能测试系统,并以乙烯气体为检测目标进行了测试,测试结果与系统MRTD曲线的变化趋势具有较好的一致性.      

非分散红外二氧化碳检测仪研制

设计一种电调制、一体化的二氧化碳体积分数检测系统.该系统基于CO₂气体分子对红外光的特征吸收和Lambert-beer定律,采用双通道设计,由热释电传感器检测到的两路信号经过1 Hz低通放大电路处理后,输入示波器显示.为了避免光源波动对测量结果的影响,采用5 V稳压电路驱动红外光源,单片机对其进行1 Hz亮灭调制.对两路输出信号进行计算,可得CO₂体积分数.结果表明:检测仪量程为0%~80%,响应时间小于1.5 s.     

多气体红外光学传感器的研究

为了解决目前红外光学传感器只能进行单一气体检测的问题,基于红外光谱吸收原理,设计了可以同时测试三种气体的光学传感器。提出了一种内壁由相交的双椭圆球面旋转构成,且具有折叠反射光路的圆筒式气室结构,解决了微气室结构实现高聚光度与集成度的关键技术问题。传感器内部有四个单通道探测器(一个参考通道和三个测试通道)和一个红外光源。通过对气室的合理布局,实现了一个传感器测试多种气体。利用响应通道输出信号与参考通道输出信号求比值计算气体浓度的方法,消除了外界环境对测试结果的影响。经过测试,在气体浓度较低的范围内,传感器的最大测量误差仅为±0.05%。     

双通道非分散红外SO2在线检测系统设计

当前烟气检测中对低体积分数的SO₂气体在线检测存在干扰因素多、响应时间慢等问题，针对此情况，利用特定波段红外光可以吸收SO₂的特性，采用单光源双通道方法，设计了基于非分散红外吸收原理的SO2在线检测系统。实验结果显示零点漂移为0.4%，响应时间为3.86 s，线性误差为0.3%，重复性误差为0.52%。参数对比表明，该方法能够准确对SO2体积分数进行测量，更适用于目前烟气在线检测需求。     

星载CO2探测频率步进扫描IPDA激光雷达回波信号反演及误差分析

设计了星载CO₂探测频率步进扫描积分路径差分吸收（IPDA）激光雷达,弥补了欧洲航天局A-SCOPE项目单波长CO₂探测IPDA激光雷达对波长依赖性较强等不足.仿真计算了一个扫描周期内的激光雷达回波信号和系统的相对随机误差、大气压强不确定性误差以及频率不稳定性误差.当频率步进扫描到on-line波长为6 361.235 0 cm-1时,在海面反射率为0.035 sr-1、大气压强不确定性为0.001以及激光频率不稳定性为0.3 MHz条件下,系统综合相对误差为0.084 2%.结果表明,采用频率步进扫描方法结合IPDA激光雷达技术探测大气CO₂浓度不仅可以观察到相对误差随on-line波长变化的关系,而且可以有效地减小测量误差,使其小于0.5×10-6.      

双通道非分散红外SO2在线检测系统设计

当前烟气检测中对低体积分数的SO₂气体在线检测存在干扰因素多、响应时间慢等问题，针对此情况，利用特定波段红外光可以吸收SO₂的特性，采用单光源双通道方法，设计了基于非分散红外吸收原理的SO2在线检测系统。实验结果显示零点漂移为0.4%，响应时间为3.86 s，线性误差为0.3%，重复性误差为0.52%。参数对比表明，该方法能够准确对SO2体积分数进行测量，更适用于目前烟气在线检测需求。     

家庭智能防火防盗报警系统设计

介绍了一种家庭智能防火防盗报警系统.系统采用热释电红外传感器、MQ-2烟雾探测器、DS18B20温度传感器作为检测元件,以STC89C52RC单片机作为控制核心,配合声光报警设备完成智能报警功能.通过实例验证了该系统不但稳定可靠,而且具有操作简单、性能可靠、成本低等优点.     

基于恒电流源的电阻式气敏传感器检测系统

为保证电阻式气敏元件的高精度检测,设计了一种基于恒流源的气体浓度检测系统。该系统利用恒电流源,使传感元件电阻与电压变化呈线性关系,以提高气敏元件阻值随
气体浓度变化的准确度。恒电流源包括基准稳压电源、电流负反馈电路、稳压二极管和待测气敏元件。经过参数整定,其测电阻范围可达0～1 000 kΩ,平均测量误差小于0.027 2%。利用SnO2传感器检测浓度为0～2 05357 mg/m³的乙醇气体,测量出传感器电阻随浓度增加呈e指数下降趋势,系统最大测量误差小于±1.5%。     

CO2混相调节剂驱油机理室内研究

为了深入了解混相调节剂降低CO_2/原油最小混相压力的作用,测试CO_2混相调节剂降低最小混相压力的机理,开展了室内实验,并深入研究调节剂的效果。实验结果表明,混相调节剂可以降低CO_2/原油表面张力、促进CO_2抽提原油轻质组分效果、增加CO_2在原油中溶解度、降低原油黏度的作用;其中,主要的机理为降低表面张力和提高抽提轻质组分效果;当原油中调节剂质量浓度达0.3%以上,气液表面张力消失,达到混相;加入调节剂后,采出端气体突破时,CO_2萃取、抽提轻质烃体积百分数增加14倍以上。调节剂作用机理研究,深入了对调节剂改善CO_2驱油效果的认识,并对进一步筛选和研发新型调节剂具有指导意义。     

基于静态干涉系统的井下甲烷浓度实时监测系统的研究

为了保证井下工作安全,设计了一种CH4实时在线监测系统。在分析了CH4气体特征吸收光谱的基础上,系统采用静态傅里叶变换干涉具及柱面镜等组成。通过线阵CCD采集静态干涉条纹,由光谱分析算法求出各个波长上的光强衰减度,最后通过比尔-朗伯定理、浓度程长积公式等反演CH4气体的浓度。仿真计算了光源光强、出射光强与瓦斯浓度的函数关系,验证了采用5 m W的DFB激光器,可以保证变化区域基本线性。系统采用分子筛过滤处理的方法,克服了目前光谱检测系统无法在井下复杂环境应用的难题。实验显示,在5 cm的气室中,经分子筛过滤保护的光谱探测系统可以在潮湿、粉尘的环境中稳定工作。采用傅里叶变换光谱分析法求解CH4浓度时,最小探测精度可达0.01%。     

挥发性油藏酸气回注的最小混相压力与组分优化

高含H_2S和CO_2酸性气体的低渗透挥发性油藏在开发过程中,H_2S和CO_2会以溶解气的形式被采出,并占有较高的摩尔分数。分离器条件下的气态轻烃通过回注地层,在油藏压力高于最小混相压力(MMP)时达到混相驱动,一方面可以显著提高驱油效率,另一方面可以起到减缓压力衰竭的目的。H_2S和CO_2作为污染气体,分离和回收成本较高;而与烃气一同回注地层势必会对MMP产生影响。因此,需要研究酸性气体对溶解气回注MMP的影响规律并且合理地优化回注气组分。在对目标区块原油组分拟合重组的基础上,通过混合单元格法预测MMP,研究了溶解气主要组分的混相能力以及H_2S和CO_2对烃气驱MMP的影响规律,通过正交试验方法优化了注入气比例。结果表明:作为酸性杂质气体H_2S和CO_2具有较强的混相能力,可以降低注气MMP;最优注气形式为溶解气直接回注地层。