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| 基于模式跳变的井下便携式高精度CH_4浓度监测系统设计 | |
| 引用本文： | 鲁旭涛,李静,吕海峰.基于模式跳变的井下便携式高精度CH_4浓度监测系统设计[J].光谱学与光谱分析,2015(3):846-849. |
| 作者姓名： | 鲁旭涛 李静 吕海峰 |
| 作者单位： | 1. 中北大学信息与通信工程学院,山西 太原,030051 2. 中北大学计算机与控制工程学院,山西 太原,030051 3. 中北大学机械与动力工程学院,山西 太原,030051 |
| 基金项目： | 国家自然科学基金青年科学基金项目，山西省高等学校科技创新项目 |
| 摘 要： | 为了在矿井中实现快速、便携式的甲烷浓度检测,同时系统还具备高灵敏度及长的工作周期,设计了基于半导体激光器模式跳变的差分光学光谱吸收法,建立了井下甲烷浓度无线检测系统。系统利用调制电流使半导体激光器的输出波长发生模式跳变,从而获得了两个相近波长的激光,其中一个在甲烷的特征吸收峰上,而另一个基本不被吸收。实验中将两束光分别照射被测气室时,两束光的光强之差代入比尔朗伯定律即可求解气室内的甲烷浓度。实验结果显示,调制电流从20.0 mA增大到60.0 mA过程中,输出波长在电流达到48.3 mA时发生跳变,由1 650.888 nm改变为1 651.020 m。通过HITRAN光谱数据库可知,波长1 650.888 nm位置可作特征吸收峰,而波长1 651.020 nm适合作参考波长。在此基础上,对密闭容器内标准浓度的甲烷气体进行测试,采用H-BD5GD410-HC型便携式甲烷检测仪的测试数据作对比。两种检测结果相近,但随着浓度不断地增高,该系统的检测误差相对平稳,略优于甲烷检测仪。系统的检测误差均低于0.050%,在不采用昂贵的锁相器、检相电路的条件下,实现了精度优于0.10%的井下甲烷浓度检测。 |
| 关 键 词： | 差分光谱吸收技术 矿井 模式跳变 甲烷浓度 |
Portable High-Precision System for CH4 Concentration Detection in Mines based on the Laser Mode-Hopping |
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| LU Xu-tao,LI Jing,L Hai-feng.Portable High-Precision System for CH4 Concentration Detection in Mines based on the Laser Mode-Hopping[J].Spectroscopy and Spectral Analysis,2015(3):846-849. | |
| Authors: | LU Xu-tao LI Jing L Hai-feng |
| Institution: | LU Xu-tao;LI Jing;Lü Hai-feng;School of Information and Communication Engineering,North University of China;School of Computer and Control Engineering,North University of China;School of Mechanical and Power Engineering,North University of China; |
| Abstract: | |
| Keywords: | Differential spectrum absorption technology Mine Mode hopping Methane concentration |
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