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激光甲烷气体检测仪​基于波长调制

来源: 发布时间:2022-04-08 847 次浏览

  激光甲烷气体检测仪考虑到煤矿或天然气管道的气体泄漏区域属于危险环境,检测人员不方便近距离直接接触,因此,将红外吸收光谱气体传感技术与激光遥测技术相结合,研制出效率高、抗噪能力强、灵敏度高的遥测仪,并使其满足安全性、可靠性、实时性的生产需求是十分激光甲烷气体检测仪必要的国内外研究光谱气体遥测技术已有20多年的历史,主要检测方法包括:差分光学吸收光谱(DOAS)、差分吸收激光雷达技术(DIAL)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、可调谐二极管吸收光谱(TDLAS)。美国学者Wainner等于2002年研制成功了基于调频(FM)光谱的手持式遥测仪,在30m的距离下,其更低检测下限为12×10-6m。Frish等于2005年研制了一款基于差分吸收的甲烷泄漏遥测仪。国内学者储建华[6]早在1992年就激光甲烷气体检测仪提出了一种由近红外石英光纤网络组成的光学甲烷遥测系统,实现了对低浓度甲烷的遥测。研制了一款低功率、开放路径的近红外TDLAS传感器,并对大气中的二氧化碳进行了测量,实验光程可达40m。在众多的气体检测技术中,TDLAS技术以其精度高、响应速度快等优势而被广泛使用。日本学者研制的基于TDLAS的小型便携式甲烷气体遥测仪,只要接收到光强为10μW的散射信号即可进行测量。

  激光甲烷气体检测仪基于TDLAS技术研制了针对大气中二氧化碳的遥测系统,该系统具有稳定性高、调校简单等优点,但需对采集信号进行多次累加处理,测量时间长,缺乏实时性,且未对大气环境噪声进行处理。目前,国内外相关公司已经研制了基于此技术的气体遥测仪,例如:研制了燃气巡检设备,其遥测距离可达100m以上,当检测距离小于5m时,灵敏度为5×10-6m;聚光科技公司研制了遥测距离为30m的检测仪,其响应时间为0.1s。传统的基于波长调制光谱技术的气体检测系统,大多利用封闭的多通池作为气室,通过激光的多次反射来增大光程;而遥测系统大多采用开放光路,但外部环境的干扰因素较多,会影响系统的检测性能。为了进一步提高甲烷遥测系统的抗噪能力,本文在波长调制光谱(WMS)技术的基础上,利用小波去噪(WD)技术对气体吸收传感信号进行去噪,提高了信噪比,从而提升了遥测系统的性能。


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