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瓦斯浓度二次谐波检测相关技术研究

Form: 论文之家作者：徐振蜂 Publish: 2007-10-15 Hits:-

【中文题名】

瓦斯浓度二次谐波检测相关技术研究

【英文题名】

Research on Related Technologies of Methane Concentration Second Harmonic Detection

【学科专业】

检测技术与自动化装置

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-10-15

【中关键词】

光谱吸收,谐波检测,甲烷,锁相放大器,,

【英关键词】

spectral absorption,harmonic detection,methane,lock-in amplifier,

【分类导航】

工业技术>电工技术>电气测量技术及仪器>频率、波形参数的测量及仪表>>

【论文摘要】

瓦斯爆炸一直是煤矿生产的重大威胁,其两个主要物理原因是CH4与O2的浓度达到一定的爆炸界限和存在火源点。实时准确地监测煤矿瓦斯气体浓度的分布对保障安全生产具有十分重要的意义。长期以来,各国科学家都在努力研究瓦斯气体检测技术,在众多瓦斯气体浓度测量方法中,谐波检测技术是目前检测有害气体较有效的方法之一。论文首先介绍了瓦斯常用检测方法及国内外发展状况,以及瓦斯气体的红外吸收理论和气体吸收线型,并指出二次谐波检测是目前具有高灵敏度及抗干扰能力强的方法,使用锁相放大器可以实现二次谐波信号的提取;其次介绍了作为微弱信号检测技术之一的锁相放大技术,并设计了相关电路以及对部分模块进行了仿真。采用了FPGA(现场可编程门阵列)来实现锁相放大器中相关器的设计。在本研究中,使用了分布反馈式激光器(型号为AB6A1052J510F),其中心波长为1650nm,使用光谱分析仪Q8344A测量了该激光器的特性。论文采用了两种不同的方案测量瓦斯气体的浓度,其一是,在实验中采用数字锁相放大器SR830,对甲烷气体进行了测量,通过对实验数据的分析验证了二次谐波检测理论;其二是,采用自行设计的数字锁相放大器,代替...

【论文题纲】

摘要	4-5
Abstract	5-8
1 概述	8-14
1.1 课题的意义与目的	8
1.2 瓦斯浓度测量方法综述	8-11
1.3 瓦斯浓度测量技术的研究现状	11-13
1.3.1 国外研究现状	11-12
1.3.2 国内研究现状	12-13
1.4 论文主要研究内容	13-14
2 瓦斯浓度二次谐波理论	14-22
2.1 甲烷红外吸收原理	14-15
2.2 气体吸收线型	15-17
2.3 洛仑兹线型的二次谐波系数	17-22
3 检测电路原理与设计	22-37
3.1 二次谐波检测电路原理	22-24
3.2 电路设计	24-37
3.2.1 低噪声前置放大器的设计	25-27
3.2.2 带通滤波器的设计	27-29
3.2.3 A/D及D/A转换电路设计	29-31
3.2.4 相关器及其他部分设计	31-37
4 瓦斯气体浓度测量实现系统设计	37-53
4.1 系统方案及器件选择	37-39
4.1.1 系统方案	37-38
4.1.2 器件选择	38-39
4.2 实验过程及结果	39-49
4.2.1 激光波长的测定	39-42
4.2.2 测量系统一实验及结果	42-46
4.2.3 测量系统二实验及结果	46-49
4.3 结果分析	49-53
4.3.1 系统分辨率	49
4.3.2 主要影响因素	49-53
5 结论与展望	53-55
5.1 本课题完成的工作	53
5.2 存在的问题	53-54
5.3 光纤瓦斯检测技术展望	54-55
附录一纯氮气时吸收信号与温度关系实验数据	55-57
附录二有甲烷时吸收信号与温度关系实验数据	57-60
附录三系统方案一测得的实验数据	60-62
参考文献	62-66
攻读硕士学位期间发表的论文	66-67
致谢	67

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.146873



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