论文题目: 光谱吸收型光纤气体传感器的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 电力电子与电力传动
作者: 张爱军
导师: 王立新
关键词: 光纤气体传感器,气体成分检测,光谱吸收
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 光纤气体传感技术是一门新兴的前沿学科,在工业生产、环境监测和医学等领域有广阔的应用前景。近年来,随着光纤传感技术的发展,光纤气体传感器的研究在国内外均受到广泛重视。光纤气体传感器测量信号的载体是光波,对被测环境干扰小,特别是其传感头不带电、本质防爆的特点,可适用于易燃易爆气体的工业在线检测。 本文研究的对象是光谱吸收型光纤气体传感器。每一种气体都有固有的吸收谱,当光源的发射光波长与气体的吸收光波长相吻合时,就会发生共振吸收,其吸收强度与该气体的浓度有关,通过测量光的吸收强度就可测量气体的浓度。本文设计了两套实验方案,并对乙炔气体的检测进行了实验研究。主要内容包括以下几个方面: 1、对光谱吸收型光纤气体传感器在国内外的研究现状进行了较为全面的分析,比较了各种方法的优点、应用范围及局限性,并致力于在此基础上设计新的实验方案以提高现有气体传感器的测量精度和适用性。 2、分析了气体的吸收光谱,结合当前市场上已有的发光光源,设计出两套实验方案:基于LD光源的光纤气体传感器、基于可调法布里—珀罗腔的光纤气体传感器。第一种方案的关键在于谐波检测,第二种方案的创新点在于应用可调法布里—珀罗腔进行检波,可以检测多种气体。 3、分别对两种方案进行光路和电路的设计,并制作实验电路板,调试硬件电路,对传感器信号进行处理,检测出气体的浓度。 4、依据两种方案进行实验研究,以检测乙炔气体为例,完整描绘出乙炔气体的浓度检测曲线,其它气体的测量按类似方法进行。 5、对两种方案进行比较:基于LD光源的光纤气体传感器测量精度高,响应速度快,稳定性好,但一种光源只能检测一种气体;基于可调法布里—珀罗腔的光纤气体传感器可对多种气体同时检测,但目前成本较高。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1．1 气体传感技术综述
1．2 光纤气体传感器的介绍
1．2．1 光纤气体传感器的分类
1．2．1．1 传感型光纤气体传感器
1．2．1．2 传光型光纤气体传感器
1．2．2 光纤气体传感器的特点
1．2．3 光谱吸收型光纤气体传感器的市场背景
1．3 国内外研究现状和水平
1．4 课题的目的、意义及主要研究内容
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
2．1 气体光谱吸收原理
2．1．1 吸收路径的长度对传感器测量灵敏度的影响
2．2 基于LD光源的光纤气体传感器
2．3 基于可调法布里腔的光纤气体传感器
2．4 本章小结
第3章 基于LD光源的光纤气体传感器的研究
3．1 基于LD光源的光纤气体传感器的基本原理
3．2 基于LD光源的光纤气体传感器的系统构建
3．2．1 光源选择
3．2．2 系统原理图
3．2．3 电路调试
3．3 基于LD光源的光纤气体传感器的信号处理
3．3．1 PCI10016数据采集卡简介
3．3．2 信号处理原理及过程
3．3．3 实验数据处理
3．4 传感器的特性分析与技术指标
3．5 改进系统性能方法的研究
3．6 本章小结
第4章 基于可调法布里腔的光纤气体传感器的研究
4．1 基于可调法布里腔的光纤气体传感器的系统构建
4．1．1 可调法布里-珀罗腔(Fabry-Perot，F-P)简介
4．1．2 系统构成
4．1．3 电路调试
4．2 基于可调法布里腔测量多种气体的传感系统的研究
4．3 基于可调法布里腔的光纤气体传感器的的信号处理
4．3．1 数据采集卡PCL818介绍
4．3．2 信号处理原理
4．3．3 实验数据处理
4．4 基于可调法布里腔的光纤气体传感器的特性分析
4．5 两种检测方案的性能对比
4．5．1 响应时间
4．5．2 检出范围
4．5．3 传感器的稳定性
4．5．4 传感器的重复性
4．6 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
致谢
附:攻读硕士学位期间发表论文
发布时间: 2005-07-11
参考文献
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