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基于谐波检测的光纤传感器对甲烷检测的研究

杨洋  黄亮  王书涛  
【摘要】:本文研究一种甲烷光谱吸收型光纤气体传感器系统。该系统由光源、光子晶体光纤、气室、光电探测器以及信号处理等环节组成。本系统在进行甲烷气体浓度检测过程中安全系数很高,适合在煤矿井下作业。本系统对甲烷光谱吸收、微弱光信号的提取与处理、气体测量精度的提高等技术进行了系统而深入的分析研究,可实现对微含量气体的检测分析和气体含量的在线检测。根据Lambert-Beer定律,光谱吸收强度与该气体的浓度有关。通过测量甲烷组合频带的1.3μm波长吸收而产生的光强衰减来得到气体浓度。为了保证系统检测的较高分辨力,采用分布反馈式半导体激光器(DFBLD)作为光源,光与甲烷气体发生相互作用,然后将携带有用信息的光信号传输到PIN光探测器转换成电信号,送入锁相放大器。通过光源调制实现气体浓度的谐波检测,然后对谐波分量进行比较,最后通过A/D转换经计算机数字输出。结果表明,传感器的响应值与甲烷气体的浓度基本呈线性关系。

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