基于可調(diào)諧半導體激光器的水蒸氣檢測系統(tǒng).pdf

1、檢測水蒸氣濃度在很多領域都有很重要的意義。天然氣中水的存在會引起管線水堵，造成管線冰堵，腐蝕管線、設備和儀表，影響天然氣計量的準確度，給天然氣的安全生產(chǎn)和使用造成極大危害。變壓器油中含水量愈多，油質(zhì)本身的老化、設備絕緣老化及金屬部件的腐蝕速度愈快，監(jiān)測油中水分的含量十分必要。在高壓開關等電氣設備中，SF6會與水發(fā)生化學反應，造成設備絕緣性能下降，而且還會對環(huán)境造成污染。因此，對SF6中水蒸氣含量進行準確及時的在線監(jiān)測非常重要。
　

2、　 本論文利用光譜掃描法對水蒸氣光譜及濃度進行了研究，此方法不僅克服了傳統(tǒng)監(jiān)測水蒸氣濃度方法中得諸多缺點，并且還具有光纖傳感系統(tǒng)固有的安全、響應速度快、靈敏度高等優(yōu)點。本文首先在理論上對水蒸氣的吸收光譜進行了深入的研究和分析。在此基礎上選擇激光光源、探測器、準直器等器件，進行了系統(tǒng)光路、電路以及氣室等的設計。最后，通過實驗對水蒸氣的吸收光譜進行了驗證，為水蒸氣檢測提供了良好的技術基礎。
　　 本文的主要工作和創(chuàng)新點如下:

3、>　　 1.概述了在各個領域檢測水蒸氣含量的重要性;歸納總結(jié)了現(xiàn)行的水蒸氣檢測方法，分析了其存在的問題;調(diào)研了國內(nèi)外水蒸氣檢測的研究現(xiàn)狀，提出了本課題的研究意義及應用價值。
　　 2.對水蒸氣的吸收理論進行了深入的研究和分析。在不同的壓強下，水蒸氣吸收譜線應該選擇不同的吸收線型，本文給出了對應于水蒸氣各種線型（洛倫茲線型、高斯線型及佛克托線型）的壓強適用范圍;基于此結(jié)論，對氣壓P≥(l)atm時的水蒸氣吸收進行了具體的研究分析

4、。提出了三種不同的氣體濃度標定方法，并進行了理論仿真和實驗驗證。
　　 3.提出了監(jiān)測系統(tǒng)方案。選擇DFB半導體激光器、透射式準直器等器件，完成了系統(tǒng)電路、光路和氣室的設計等。光源部分:使用MCU輸出三角波驅(qū)動激光器工作，采用調(diào)諧激光器溫度來控制激光器的輸出波長;探測部分:將透射式準直器嵌入合金氣室作為探測信號的單元;信號處理部分:進行了放大濾波等的硬件信號處理電路和多次滑動平均的數(shù)據(jù)處理方法來處理實驗數(shù)據(jù)。
　　 4.