光纖甲烷氣體傳感器的研究.pdf

1、甲烷是煤礦瓦斯、天然氣、沼氣的主要成分，是重要的工業(yè)原料和民用燃氣，屬于易燃易爆氣體，因此及時、準確地監(jiān)測空氣中的甲烷氣體濃度，對工礦安全運行，人身安全及環(huán)境保護有著十分重要的作用。
　　 光纖傳感器具有本質(zhì)安全、抗電磁干擾、靈敏度高、動態(tài)范圍大、響應速度快、不易中毒等優(yōu)點，非常適用于易燃易爆及一些惡劣環(huán)境中的檢測，且易于實現(xiàn)遠距離測量，倍受國內(nèi)外學者的關(guān)注，尤其在氣體檢測中呈現(xiàn)出廣闊的應用前景。
　　 本課題以甲烷為目

2、標氣體，基于氣體近紅外光譜吸收原理，結(jié)合光纖傳感技術(shù)，設計了一種反射式氣室結(jié)構(gòu)的光纖甲烷氣體傳感器，實現(xiàn)了對甲烷氣體濃度的探測。
　　 本論文研究的主要內(nèi)容如下：
　　 首先，將氣體濃度檢測與光纖傳感技術(shù)結(jié)合起來，比較了幾種典型的光纖氣體傳感器，確定用光譜吸收式光纖氣體傳感器對甲烷氣體濃度進行檢測。
　　 其次，通過對氣體近紅外選擇性吸收的理論分析，找出適合石英光纖進行較長距離低損耗傳輸?shù)墓庾V特性，確定了甲烷氣體

3、的吸收譜線。采用分布反饋式半導體激光器(DFBLD)作為光源，通過光源頻率調(diào)制實現(xiàn)氣體濃度的諧波檢測，利用二次諧波與一次諧波的比值來消除由光源的不穩(wěn)定等因素所引起的檢測誤差。根據(jù)光纖氣體傳感的發(fā)展趨勢，闡述了分布式光纖氣體傳感網(wǎng)絡的原理及意義。
　　 再次，在理論分析的基礎上，設計了一種反射式結(jié)構(gòu)的實驗方案，分別描述了光源、傳感頭和光電探測部分的設計思想，并利用設計的實驗方案搭建了實驗裝置，進行了甲烷氣體吸收實驗，根據(jù)測得的實驗