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便携式激光甲烷检测仪响应时间的影响

来源: 发布时间:2021-12-29 647 次浏览

便捷式激光甲烷检测仪给出的分析理论和相关模型,也可用于估算具有类似气室结构的检测仪的响应特性。在波长调制光谱技术“相干检测、低1/f噪声”的基础上,进一步利用小波去噪技术的“多尺度、多分辨分析”能力对气体吸收传感信号进行去噪处理。首先建立了一种甲烷遥测系统,通过仿真优化了小波去噪的相关参数,并分析了基于经验模态分解的小波去噪方法的效果;在采用和不采用小波去噪算法的情况下,开展了传感器性能的对比实验,以此验证该技术应用于遥测系统的可行性。利用积分浓度为200×10-6m的甲烷气体样品开展的甲烷检测实验结果表明,采用标定实验结果表明,提取的二次谐波信号幅值与气体浓度呈正比,未采用小波去噪算法时二者的拟合优度为0.990,采用小波去噪算法后的拟合优度为0.996。根据Allan方差的计算结果,未采用小波去噪算法时检测下限为3.4×10-6m,采用小波去噪算法后检测下限降至1.7×10-6m,检测分辨率提高了1倍。基于小波去噪和波长调制技术的激光甲烷遥测方法具有较高的信噪比、线性度和稳定性,可推广应用至现有的甲烷遥测系统中。

同时,便捷式激光甲烷检测仪谐波波形对称性良好,未观察到强度调制现象,消除强度调制等因素对谐波检测的影响,为痕量甲烷气体浓度检测提供新的途径。红外甲烷检测仪的响应时间建模与实验研究为保障煤矿生产的安全,煤矿甲烷(CH4)等危险气体的检测研究备受重视。在对危险气体检测的诸多技术方法中,红外光谱吸收技术具有检测范围广、灵敏度高、响应速度快、选择性好和可靠性高等优点,已广泛应用于H2O、CH4、CO和NO等的检测。在CH4检测方面,本课题组先后研究并报道了基于量子级联激光器的中红外CH4体检测系统、基于中红外二极管的CH4检测系统,以及基于热光源的中红外CH4检测系统。  

为了增大聚光效率,便捷式激光甲烷检测仪我们曾研究设计并制作了对称椭球聚光镜气室、非对称椭球聚光镜气室等。与上述报道不同,便捷式激光甲烷检测仪将针对所研制的基于非对称椭球聚光镜气室的CH4检测系统,利用菲克定律并结合气体检测实验,分析非对称椭球聚光镜参数对检测仪响应时间的影响。检测仪的响应速度建模,菲克定律及相关参量定义,菲克定律是指在稳态扩散过程中,单位时间内通过垂直于扩散方向的单位面积的扩散物质量(通称扩散通量)与该截面处的浓度梯度成正比。

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