| 【中文题名】 | 光纤甲烷传感技术研究 |
| 【英文题名】 | Research on Optic Fiber Methane Sensor |
| 【学科专业】 | 光学工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-18 |
| 【中关键词】 | 甲烷,光纤气体传感器,窄带DFB激光器,锁相放大技术,, |
| 【英关键词】 | Methane,Optic fiber gas sensor,The narrow band DFB LD,phase locked amplified technology, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>光电子技术、激光技术>波导光学与集成光学>光纤元件> |
| 【论文摘要】 |
甲烷是工矿瓦斯气体的主要成分，实现甲烷气体浓度的可靠、高效、实时监测，对矿井安全生产以及环境保护有极其重要的意义。光纤气体传感器集灵敏度高、频带宽、抗干扰和恶劣环境能力强、易小型化等优点于一身，具有其它气体传感器无可比拟的优越性，倍受国内外学者关注。
本文基于气体光谱吸收技术，进行光纤甲烷浓度检测的实验研究，完成了光源、检测电路、气室和探头的研制工作。在国内首次使用1665nm的窄带DFB激光器作为探测光源，使用锁相放大技术作为信号检测方法，对甲烷气体在1665nm波段的吸收特性进行了实验研究，测得实验室条件下高浓度甲烷气体的吸收系数；通过扩散实验和稳定性实验对实验系统的性能进行了分析，结果表明系统的理论可探测甲烷气体最低浓度为1.6％，灵敏度和分辨率分别为0.0075uW／ppm和66ppm，系统重复性和稳定性良好。 |
| 【论文题纲】 |
|
中文摘要 |
5-6 |
|
ABSTRACT |
6-9 |
|
第一章 绪论 |
9-15 |
|
1.1 引言 |
9 |
|
1.2 气体传感器概述 |
9-13 |
|
1.3 吸收光谱型光纤气体传感器国内外研究现状 |
13-14 |
|
1.4 本文的主要工作 |
14-15 |
|
第二章 光谱吸收式光纤气体传感器测量原理 |
15-25 |
|
2.1 光谱吸收法原理 |
15 |
|
2.2 气体分子的光谱选择吸收理论 |
15-17 |
|
2.2.1 多原子分子光谱理论 |
15-16 |
|
2.2.2 基频、谐频及泛频光谱 |
16-17 |
|
2.3 甲烷气体光谱特征吸收线 |
17-20 |
|
2.3.1 气体分子的典型吸收线 |
17-19 |
|
2.3.2 甲烷气体特征吸收谱线的选择 |
19-20 |
|
2.4 微弱信号检测技术 |
20-24 |
|
2.4.1 差分吸收法 |
20-21 |
|
2.4.2 光源调制技术 |
21-23 |
|
2.4.3 锁相放大技术 |
23-24 |
|
2.5 本章小结 |
24-25 |
|
第三章 检测甲烷浓度实验系统 |
25-37 |
|
3.1 实验系统的总体结构 |
25-26 |
|
3.2 探测系统的光源 |
26-33 |
|
3.2.1 探测光源的研制 |
26-31 |
|
3.2.2 SLD宽带光源 |
31-33 |
|
3.3 气室与传感探头的研制 |
33-34 |
|
3.4 信号检测部分的研制 |
34-36 |
|
3.5 本章小结 |
36-37 |
|
第四章 实验结果及系统性能分析 |
37-51 |
|
4.1 DFB激光器测试结果 |
37-40 |
|
4.1.1 激光器直流P-I曲线测试 |
37-38 |
|
4.1.2 激光器交流调制测试 |
38-39 |
|
4.1.3 激光器温度控制部分测试 |
39 |
|
4.1.4 光源噪声分析 |
39-40 |
|
4.2 宽带光源实验结果 |
40-43 |
|
4.3 光纤链路损耗测试 |
43 |
|
4.4 吸收系数的测量 |
43-48 |
|
4.4.1 直流光测量 |
43-45 |
|
4.4.2 脉冲光测量 |
45-48 |
|
4.5 实验系统的性能分析 |
48-50 |
|
4.5.1 灵敏度 |
48-49 |
|
4.5.2 分辨率 |
49 |
|
4.5.3 其他性能 |
49-50 |
|
4.6 本章小节 |
50-51 |
|
第五章 结论 |
51-52 |
|
参考文献 |
52-55 |
|
作者简历 |
55-57 |
|
学位论文数据集 |
57 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.341600 |
