光纤甲烷气体传感系统的研究-自动化技术-论文之家

您现在的位置：硕士论文 >> 电子论文 >> 自动化 >> 自动化技术 >> 正文

光纤甲烷气体传感系统的研究

作者：田磊 Publish: 2007-4-3 Hits:-

【中文题名】

光纤甲烷气体传感系统的研究

【英文题名】

Study on Fiber Optic Methane Sensing System

【学科专业】

测试计量技术及仪器

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-4-3

【中关键词】

光纤气体传感,光谱吸收,甲烷,谐波检测,微光学传感单元,锁相放大

【英关键词】

fiber optic gas sensing,spectrum absorption,methane,harmonic detection,micro-optic sensing cell,lock-in amplifier,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器>物理传感器

【论文摘要】

甲烷作为瓦斯、天然气、沼气等的主要成分,是易燃易爆气体。因此,对环境中的甲烷气体成分进行准确测量,可以避免和预防灾害性事故的发生,从而保证公共安全。在甲烷气体的各种测量方法中,目前研究的热点是基于红外光谱吸收原理,即通过检测甲烷气体对特定吸收峰波长光源的能量吸收,实现对甲烷的浓度测量。而且近红外波段的光纤甲烷气体检测,因其实用性强、受环境影响小、易于组网和适合远距离测量等特点,受到越来越多的重视。论文基于近红外光谱吸收气体传感原理,通过对甲烷气体的近红外吸收光谱特性曲线进行分析,选定了系统测量吸收峰波长。采用相应波长的DFB半导体激光器作为测量光源,利用频率调制谐波检测方法,分析了甲烷气体吸收的谐波检测数学模型,从而检测出甲烷气体浓度信息。论文设计了激光光强稳定控制模块,并实现了光源中心波长与甲烷气体吸收峰的精确锁定控制;设计了体积小、结构紧凑的微光学传感单元,采用光纤准直器用于激光准直及扩束,其精密的一体化设计减少了分立器件引起的光路干扰,提高了光的耦合效率;根据实测气体吸收信号特点,采用锁相放大技术进行弱信号检测,设计了一种适合甲烷气体测量的锁相放大模块。在实际测试...

【论文题纲】

第一章绪论	7-14
1.1 课题的背景及研究意义	7-8
1.2 光纤气体传感技术介绍	8-13
1.2.1 光纤气体传感器的分类	8-11
1.2.2 光谱吸收式光纤气体传感技术国内外研究现状	11-13
1.3 课题研究内容	13-14
第二章光纤甲烷气体的传感原理及检测方法	14-28
2.1 基本原理	14-19
2.1.1 气体分子近红外选择吸收	14
2.1.2 气体分子吸收谱线	14-17
2.1.3 甲烷气体特征吸收谱线的选择	17-18
2.1.4 光谱吸收式光纤甲烷气体传感的基本原理	18-19
2.2 检测方法	19-26
2.2.1 差分吸收检测法	19-20
2.2.2 频率调制谐波检测法	20-26
2.2.3 系统检测方案的选择	26
2.3 系统的总体设计	26-28
第三章光源模块及微光学传感单元	28-43
3.1 光源部分	28-36
3.1.1 光源的选择	28-32
3.1.2 光源驱动及稳光电路	32-33
3.1.3 温控电路	33-34
3.1.4 调制电路	34-36
3.2 光纤	36-39
3.2.1 光纤的分类	36-37
3.2.2 光纤的传输特性	37-38
3.2.3 光纤的耦合	38
3.2.4 系统光纤的选择	38-39
3.3 光纤分路器	39-40
3.3.1 熔融拉锥式光纤分路器（Fused Fiber Splitter）	39
3.3.2 平面光波导分路器（PLC Splitter）	39-40
3.4 微光学传感单元	40-43
3.4.1 光纤准直器	40-41
3.4.2 传感单元的结构设计	41-43
第四章光电探测及弱信号提取	43-60
4.1 光电探测	43-48
4.1.1 PN 和PIN 光电探测器的工作原理	43-44
4.1.2 光电探测器的特性参数	44-45
4.1.3 光电探测器等效电路	45-46
4.1.4 系统光电探测器的选择	46
4.1.5 前置放大电路的设计	46-48
4.2 锁相放大电路	48-57
4.2.1 锁相放大相关检测原理	48-50
4.2.2 系统锁相放大电路结构	50-51
4.2.3 滤波电路	51-52
4.2.4 同步积分电路	52-53
4.2.5 移相电路	53-54
4.2.6 倍频电路	54-55
4.2.7 相敏检测电路	55-56
4.2.8 锁相放大电路的噪声分析	56-57
4.3 数据采集及串口通信	57-60
4.3.1 硬件电路设计	57-59
4.3.2 软件设计	59-60
第五章测试结果	60-66
5.1 DFB 激光器光谱特性测试	60
5.2 光纤及微光学传感单元的损耗测试	60-61
5.3 光源调制及锁相放大电路测试	61-63
5.4 甲烷气体吸收实验	63-64
5.5 系统的灵敏度	64
5.6 甲烷气体浓度实验及数据对比	64-66
第六章全文总结	66-67
参考文献	67-70
摘要	70-72
Abstract	72-74
致谢	74

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.382342



付费论文：有参考文献 300元

1、注册会员 2、购买本文 3、下载文章
注:此文为收费论文，需付费购买。每页大约1000字。

代写论文流程

载入中…

Web lunwenjia


热门搜索：光纤气体传感论文光谱吸收甲烷谐波检测微光学传感单元锁相放大

自动化技术最新论文

自动化技术热门论文