基于双差分的高精度甲烷浓度探测系统

现有的甲烷浓度检测系统大多采用窄带激光器、可调谐激光器等实现对甲烷特征波长位置的对准,虽然可以有效提高检测精度,但高性能激光器价格昂贵、结构复杂,难以满足实际应用中需要小型化、便携化以及低成本的要求.据此设计了一种基于双差分的高精度甲烷浓度检测系统,设计了浓度差分转换窗口,可获取2组等效于窄带光对准的差分数据,从而实现了仅用宽带红外二极管作为光源的高精度甲烷浓度探测系统.分析了该系统的工作原理,推导了基于双差分的甲烷浓度函数,给出了双差分的算法流程.实验采用LSIPD型PIN光电二极管与C30659型红外探测器采集响应光强,利用GPro 500系列甲烷浓度检测仪作为标准检测设备对系统进行甲烷浓度检测误差分析.结果显示:当甲烷体积分数小于4.0%时,系统平均相对误差小于1.0%; 当甲烷体积分数高于4.0%时,系统平均相对误差小于1.5%,验证了系统的可行性.     

基于ZigBee技术的瓦斯气体浓度红外探测警报系统

针对当前甲烷传感器技术普遍存在的问题,以及检测条件受环境因素制约大,甲烷浓度检测不标准,操作繁琐等状况,给出了一种基于红外吸收光谱技术来测量矿井内瓦斯气体浓度的设计方案和实现方法.采用依据气体分子红外选择性吸收理论的传感器,由差动放大电路将微弱信号放大,通过CC2530模块进行数据处理,并将数据无线传输到监控中心,最终实现瓦斯浓度超标后的报警功能.     

基于TDLAS一次谐波的甲烷浓度检测系统及其温度补偿研究

本文结合甲烷1 653.72 nm波长2v3带R3支气体吸收线,分析温度变化对甲烷吸收线的谱线特性及甲烷气体浓度测量产生的影响。基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制光谱技术,应用一次谐波信号检测甲烷气体的浓度,通过温度补偿抑制环境温度变化给检测带来的干扰。实验结果表明,研制的甲烷浓度检测系统的性能稳定,利用温度补偿系数校准后系统测量偏差在1%以内,可以有效地提高系统的检测精度。     

城镇污水处理厂对周边大气中温室气体本底浓度的影响

针对城镇污水处理厂温室气体排放检测需求,采用双检测器模式,构建了同时检测污水处理厂排放的甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和氧化亚氮(N2O)浓度的气相色谱法监测技术,该方法采用HAYESEP Q色谱柱以及FID和μECD检测器对3种温室气体进行定量分析.结果表明:该色谱体系检测CH4、CO2和N2O浓度的精密度相对标...     

甲烷氧化菌对煤吸附甲烷的氧化特性

在煤样中加入甲烷氧化菌AEM1235菌悬液,充入CH4或CH4与O2的混合气体进行等温吸附实验以测定甲烷氧化菌对CH4的氧化能力.在两种充气条件下的吸附与脱吸附实验结果均显示出气体中CH4量显著减少和CO2增加的变化.在充气5.0 MPa、添加菌液量为18.75%条件下,充CH4气体、CH4与O2的混合气体时的CH4减少量分别可达其饱和吸附量的121.18%和244.39%,表明在高压、缺氧或充氧的条件下甲烷氧化菌对煤样中吸附的CH4均具有吸收和氧化的作用,这种作用随菌量增加或压力升高而加强,并且有O2存在可以促进甲烷氧化细菌对CH4的吸收和利用.该结果表明在地下煤层的高压和缺氧的条件下甲烷氧化细菌仍然具有较强的吸收和氧化煤层中结合态CH4的能力.     

光谱吸收式瓦斯气体传感器及其信号处理方法

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的机理,通过对甲烷气体吸收光谱的分析,建立了谐波检测的数学模型,提出了一种光谱吸收式甲烷气体检测系统。该系统以1 654nm为中心波长的半导体激光二极管(LD)作为光源,并采用波长响应范围为1.0~2.9μm的高灵敏度、低噪声的PbS前置放大光电探测器。通过光源调制实现气体浓度的谐波检测,利用选频放大器对传输信号进行二次谐波检测及噪声滤除,利用一次谐波与二次谐波的比值来消除由光源的不稳定等因素所引起的检测误差。研究表明,灵敏度、精确度和稳定性等性能指标均可满足甲烷气体检测的要求。     

光纤甲烷气体传感器可行性研究

从理论上提出了一种基于比耳-朗伯定律的新型煤矿安全系统瓦斯检测方法．这种方法利用光纤作为探测器件，在甲烷的红外吸收谱线处利用强度吸收法实现对甲烷气体体积分数的检测，并利用差分法实现外界误差的消除，从而达到准确测量的目的．由实验室模拟实验证实这种方法可以大大提高系统的灵敏度．     

基于煤矿瓦斯浓度的窄带光源谐波检测技术研究

在对煤矿瓦斯气体浓度的检测中,由于噪声、气体的吸收峰很窄、光源波长随温度的漂移等原因将引起测量的不稳定,通过采用对激光器的中心波长和气体吸收峰中心波长对准,测量光经过气体时的损耗就可以检测气体的浓度,利用一次谐波作为误差信号,可将光源精确地锁定在气体吸收峰上,并给出了窄带光源谐波检测的理论依据.实验结果表明,该方法可应用于甲烷气体浓度的光谱测量,它具有高精度、强选择性、快速响应等特点.     

基于光纤环衰荡腔的甲烷传感系统

为测量甲烷气体浓度,设计基于光谱吸收原理测量气体浓度的传感系统。该系统利用光纤环衰荡腔代替传统的光学腔,使光源产生的光脉冲信号在光纤环中多次循环吸收,延长了吸收路径,从而大大缩短了气室长度。利用该系统对甲烷气体浓度进行测量,对测量结果的参数进行分析,并通过实验仿真得到甲烷气体浓度与光脉冲信号衰荡时间的关系。结果表明:实验结果与理论相符,证明所设计系统正确可靠。     

基于一次谐波的光谱吸收式甲烷气体传感器设计

甲烷气体检测是工业生产、环境监测和科学研究领域中的一个重要研究课题.该文在基于波长调制技术的光谱吸收式光纤气体检测方法的基础上,分析了一次谐波信号的数学模型,提出了一种基于一次谐波设计的光纤甲烷气体传感器的实施方案,设计精确的电流和温度电路控制垂直腔面发射激光器,利用锁相放大器AD630提取一次谐波信号幅度,实现对不同浓度的甲烷气体进行测量.实验结果表明,一次谐波信号幅度与浓度存在着很好的线性关系,分辨率达到20ppm.该系统消除了光源波动的影响,工作稳定,简化了结构,调试简便.     

基于ZigBee技术的煤矿甲烷红外检测系统的设计

基于气体在中红外波段的选择性吸收原理,分析了甲烷特征吸收谱线,并针对现有煤矿甲烷检测装置存在的不足,提出了基于Z igBee无线通信技术的煤矿甲烷红外检测系统架构.本系统以ARM9 S3C2440微处理器作为硬件开发平台,以嵌入式Linux作为软件开发平台,设计了煤矿甲烷红外检测系统数据采集与传输的硬件及软件开发流程图,实现了检测信号的获取和无线传输.     

微生物在温室气体排放与吸收中的多样性

对N2O和CH4两种重要的温室气体进行了研究．结果表明它们的生物排放源主要来自土壤微生物过程．其中土壤微生物的硝化和反硝化作用是N2O的重要排放源,厌氧土壤通过反硝化作用能将N2O还原为N2,是N2O的弱的汇．CH4主要由土壤中甲烷产生菌在厌氧条件下产生．在好氧条件下,甲烷氧化菌将厌氧土壤产生的甲烷进行氧化,成为土壤甲烷的汇．由此可见土壤微生物在温室气体N2O和CH4的产生与消耗中起着十分重要的作用,体现了微生物在温室气体产生与排放中的多样性．     

基于STM32RBT6的便携式甲烷浓度检测仪

为实现对甲烷气体浓度的便携式快速检测, 设计一种基于STM32RBT6处理器的甲烷浓度便携式快速检测系统。该系统包含接触燃烧式甲烷气体传感器、 以集成运算放大器和数字电位器为核心的信号调整电路、 片上集成高精度数模转换电路、 铁电存储器、 集成USB（Universal Serial Bus）接口和液晶人机交互接口等。详细阐述了该系统的硬件设计和软件实现。系统的数据采集速率达到12 Mbit/s,与同类设计相比有显著提高, 通过基于VC++6.0的上位机软件绘制甲烷浓度变化曲线, 整个系统使用方便简洁。在实验室条件下进行实际测试, 配合上位机软件给出了实验结果。最终基于STM32的便携式甲烷浓度检测仪实现了对环境中甲烷气体浓度快速检测、 提升了检测系统给的性能。     

红外吸收型光纤甲烷气体传感器的研究

根据工业采矿对甲烷气体浓度检测的需要，研究和讨论了一种易于实现的红外吸收型光纤甲烷气体传感器系统，讨论其传感元件及光路结构，并提出了用单片机小系统和上位机组成的多点遥测系统。     

无线传感网络在矿井瓦斯监测系统中的应用

在我国煤矿事故中,由于瓦斯爆炸引起的安全事故而造成的人员伤亡和财产损失比例较大,事故的发生与矿井瓦斯气体浓度有关.为了解决矿井瓦斯气体监测点布置制约采矿进度的问题,采用红外甲烷传感器IR12BD为检测器件,JENNIC5319模块为控制与处理器件,构建了无线瓦斯传感监控系统.系统由瓦斯传感节点、井下中心站和井上上位计算机组成,中心站实现检测数据的发送及参数动态设定,通过上位计算机实时掌控节点状态,实现传感器数据的动态调整及修正.系统能够减少事故的发生,有效的保护财产和生命安全.     

基于TDLAS的甲烷遥测技术

主要研究了基于TDLAS（可调谐二极管激光吸收光谱）的甲烷气体浓度遥测技术。对其工作原理、系统构成进行分析,重点研究系统光学部分设计,以提高系统的接收效率。实验证明能够达到利用漫反射光线高速高精度检测甲烷气体浓度的目的。     

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。     

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。     

基于C8051单片机的光纤气体检测系统设计

以C8051单片机为平台介绍了光纤气体检测系统的实现.文中以甲烷为待测气体,利用傅里叶级数分解对气体吸收信号进行分析,并利用一次谐波信号检测甲烷气体浓度.文中对气体检测系统各模块的功能进行分析,详细分析了数据采集与处理部分的实现,设计了相应软件流程,对测试结果进行分析.系统实时性好,在煤矿瓦斯气体监测领域有广泛应用前景.     

基于差分吸收光谱法的烷烃气体检测系统的研制

利用差分吸收光谱（DOAS）技术研制开发了一套烷烃类气体检测实验系统,在该实验系统上测量了CH4的吸收光谱以及吸收截面,并利用这些参数开展了CH4气体浓度反演算法的研究.实验结果表明：在常温常压下,CH4的检测结果与标准浓度之间的线性拟合系数R2为0.9998,误差小于3%,CH4的最低检测限为0.01%.这些工作为烷烃光谱录井仪的研发奠定了基础.