| 【中文题名】 | 煤矿瓦斯多通道光纤传感检测仪的研究与开发 |
| 【英文题名】 | Research of Fiber Optic Sensor with Multi-channel for Coal Mine |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-10 |
| 【中关键词】 | 光纤气体传感器,光谱吸收,可调谐半导体激光技术,本安特性,, |
| 【英关键词】 | Optical fiber gas sensors,Spectrum absorption,TOLAS,Intrinsic safe characteristic, |
| 【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>> |
| 【论文摘要】 |
在我国，煤炭行业中的瓦斯灾害始终是煤矿安全生产的大敌，目前已成为制约煤矿安全生产的主要矛盾。在煤矿开采过程中，安全方面的隐患正在逐渐增多，瓦斯事故，特别是重大、特大瓦斯事故在煤矿事故中占的比例逐年升高，不容忽视。因此，实时检测甲烷气体的产生源、泄露源及浓度，对工矿安全运行，人身安全及环境保护有着十分重要的作用。
本课题是对光纤气体传感器的研究和进行系统实验，以达到光纤气体传感器在工业现场广泛应用的目的。重点对甲烷和乙炔气体的检测进行了研究，并研制出仪器仪表、传感器、数据分析处理显示系统，对煤矿井下采掘工作面、回风巷道、机电峒室等有瓦斯爆炸气体环境中对瓦斯浓度进行连续测定，显示瓦斯瞬时浓度，超限报警，输出与被测瓦斯含量成正比的频率信号。对系统进行了本质安全防爆设计，能够用于矿井采掘现场，在煤矿安全防爆的监控中，与各种煤矿安全监测系统配套使用，实现了光纤气体传感器的实用化。本文设计的实验方案主要包括以下几个方面：
1)分析了气体光谱吸收的基本原理，并对可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)做了详细讲述。TDLAS的测量方法有两种，在实验的基础上比较了两种方法的测量精度的差别，选择了测... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-9 |
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第1章 绪论 |
9-17 |
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1.1 引言 |
9-10 |
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1.2 光纤气体传感器的发展与现状 |
10-15 |
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1.2.1 光纤气体传感器的研究过程与现状 |
10-11 |
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1.2.2 光纤气体传感的分类 |
11-12 |
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1.2.3 光纤气体传感器的特点 |
12-13 |
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1.2.4 光谱吸收型光纤气体传感器的市场背景 |
13-15 |
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1.3 光谱吸收型光纤气体传感技术的研究现状 |
15-16 |
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1.4 课题的目的、意义及主要研究内容 |
16-17 |
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第2章 红外光谱吸收型光纤气体传感器的原理及方法研究 |
17-22 |
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2.1 气体光谱吸收基本原理 |
17-19 |
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2.2 可调谐半导体激光吸收光谱技术 |
19-20 |
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2.3 可调谐半导体激光技术(TDLAS)测量的方法 |
20-22 |
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第3章 甲烷光纤气体传感器的研究 |
22-51 |
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3.1 吸收峰的选择 |
22-24 |
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3.2 光源的选择 |
24-28 |
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3.2.1 半导体激光二极管 |
24-26 |
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3.2.2 分布反馈式半导体激光器 |
26 |
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3.2.3 光源的选型 |
26-28 |
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3.3 光电二极管的选择 |
28-29 |
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3.4 系统的硬件设计 |
29-45 |
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3.4.1 系统原理图 |
29-30 |
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3.4.2 光源驱动部分的设计 |
30-33 |
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3.4.3 光源恒温部分的设计 |
33-36 |
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3.4.4 传感部分的设计 |
36-37 |
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3.4.5 光电转换部分的设计 |
37-39 |
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3.4.6 锁相放大电路 |
39-42 |
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3.4.7 信号处理部分的设计 |
42-45 |
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3.5 系统的软件设计 |
45-47 |
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3.6 本质安全防爆设计 |
47-51 |
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第4章 系统实验 |
51-61 |
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4.1 仪表测量灵敏度实验 |
51-52 |
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4.2 温度实验 |
52-56 |
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4.3 性能实验 |
56-60 |
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4.4 总结 |
60-61 |
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第5章 测量多种气体光纤传感器的研究 |
61-65 |
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5.1 系统设计 |
61-62 |
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5.2 实验及结果 |
62-65 |
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第6章 总结及展望 |
65-67 |
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参考文献 |
67-70 |
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致谢 |
70-71 |
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附录: 攻读硕士学位期间发表论文目录 |
71 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385540 |
