基于FBG的CH4浓度传感系统

提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的新型CH4浓度传感方案.利用CH4催化元件将CH4浓度信息转化为温度信息,并映射为FBG反射波长的漂移量.将自制的FBG封装成CH4传感器,并实验获得了FBG反射波长漂移量与环境CH4浓度的曲线.验证了采用传感FBG和参考FBG的斜边检测方案可提高系统检测分辨率和温度稳定性.     

CH4分子光谱分析在井下瓦斯浓度监测中的研究

根据CH4中C—H键特殊的光谱振动吸收特性,设计了基于特征光谱吸收的CH4浓度光谱分析方法,用于矿井下低浓度CH4的高精度实时监测。在分析CH4分子键所对应的特殊光谱吸收波长的条件下,选择傅里叶变换干涉仪作为干涉工具,结合CCD探测器采集干涉条纹,最终经光谱分析算法得到各波长上光强衰减量度,从而反演CH4气体浓度。利用比尔朗伯定理及浓度程长积公式,可以得到CH4的理论最小探测浓度可达到0．1％,实际受环境等影响会有小幅波动,但不影响0．1％的探测精度,完全满足瓦斯浓度为0～5％的井下实时探测要求。计算实验显示,在采用傅里叶变换光谱分析法探测CH4浓度时,数据显示：在长度为10cm的气室中,对浓度介于0～5％的CH4进行探测时,满足探测精度0．1％的实时探测要求。     

基于红外检测的甲烷传感器中光谱吸收理论的研究

分子光谱理论是光谱吸收式光纤气体传感器的理论基础,对于光纤红外法检测有毒气体的浓度具有重要意义。根据朗伯-比尔（Beer-Lambert）理论,首先从甲烷（CH4）气体浓度的定量分析以及分子参数的理论进行研究,再通过分析 CH4气体的吸收线得出其吸收系数α(v)的一般方法。由分析得当气体压强P＜0.02 atm时多普勒展宽占优势,用高斯线型拟合吸收线;当P＞0.l atm时碰撞展宽占优势,用洛仑兹线型拟合吸收线;当0.02 atm＜P＜0.l atm时两种展宽都存在,这时用伏格特线型拟合吸收线,理论上得到很好的结果。     

CH4气体光纤传感器的研究

在对ＣＨ４分子近红外吸收光谱分析比较的基础上,并考虑与８光纤的低耗窗口相一致和价格等因素,采用价廉的１．３ｕｍ波段的ＬＥＤ作为光源,实现了对甲烷气体的,检测灵敏度为１３００ｐｐｍ／ｍ。研究表明,灵敏度可通过提高入射光功率、气室长度等而进上步提高。     

光纤CH_4气体传感器的实验研究

根据CH4气体近红外的光谱吸收特性,讨论并制作了一种易于实现的光纤CH4气体传感器。传感器基于Lambert-beer定律,采用1653nm的分布反馈式激光器(DFB-LD)光源,具有很高的测量精度。通过分析实验测得的CH4吸收曲线,得出系统的灵敏度为6.252×10-4μW/ppm,分辨率为64ppm,可探测最低浓度为100ppm。     

LDMOSFET漂移区参数灵敏度分析

高低压兼容工艺对LDMOSFET漂移区的各参数设计提出了更高的要求。结合实际工艺，对LDMOSFET漂移区的长度、结深、浓度等进行了灵敏度分析，详细分析了各参数对击穿电压和导通电阻的影响。根据分析结果，提出了一种改进方案。模拟结果表明，此方案可以使器件击穿电压提高27％，导通电阻降低10％以上。     

光谱吸收的煤矿瓦斯光纤传感气体分析

分析了气体光谱吸收基本原理,研究了一套光纤传感瓦斯系统,应用于某超化煤矿试验,并取得良好效果.指出基于光谱吸收的煤矿瓦斯光纤传感器,可用于对煤矿瓦斯气体进行大范围监测,也可在线连续监测井下瓦斯气体,其具有广阔的应用前景.     

直接附着式声表面波气体传感器的灵敏度分析

分析了直接附着式声表面波气体传感器的灵敏度.运用分层介质理论,对压电基底表面附着液膜后液膜参数变化所引起的频率变化进行分析,给出了相应的计算结果;然后计算了在500 MHz工作频率、考虑液膜轻度粘滞性时,声表面波气体传感器的检测下限,结果为10-9量级;最后将计算结果与实验结果进行比较并得到验证.     

线性锥形光纤倏逝波传感器的灵敏度分析

倏逝波的透射深度、均匀感应区域的感应芯径和感应长度是线性锥形光纤倏逝波传感器灵敏度的主要影响因素。为了实现灵敏度的最优化设计,分别建立了倏逝波透射深度与锥形参数之间关系及有效吸收路径与感应芯径和感应长度之间关系的数学模型,讨论了不同锥形参数(发射角、锥度比、锥长)下倏逝波的透射深度,不同感应芯径和感应长度下倏逝波的有效吸收路径,并进行了仿真。仿真结果表明,选择锥形光纤几何体和合适的发射角,可使透射深度增大近3倍,当锥度比为0.4时,倏逝波透射深度最大;减小感应芯径,增大感应长度可提高倏逝波的有效吸收路径,增强纤芯表面的倏逝波与周围吸收介质的作用强度。研究结果可用来指导制作高灵敏度线性锥形光纤倏逝波传感器。     

基于谐波检测原理的双光路CH4检测研究

基于谐波检测原理,研究了一种高灵敏度易于实现的近红外光谱吸收型光纤CH4气体传感器.系统采用分布反馈式(DFB)LD做光源,通过光源调制实现气体浓度的谐波检测,加入参考光路和参考气室,利用2个二次谐波的比值作为系统输出,消除了光源波动和光路干扰的影响,建立了传感器的数学模型,给出了CH4气体测量系统的实验结果,实验表明,该仪器的检测灵敏度可以达到1×10-4.     

基于陶瓷微热板的高温气体传感器研究

针对目前商用陶瓷气体传感器功耗大、封装困难等缺点,提出一种陶瓷微加工微热板式气体传感器的结构和无内引线封装的方式。通过光刻剥离的方法,在氧化铝陶瓷基底上制作出Pt微加热器及接触电极。采用激光微细加工技术,制作出不同结构参数的陶瓷微热板器件。从温度同加热功率的关系、热响应时间和微加热器稳定性等方面对微热板进行了测试和评价...     

基于支持向量机的沼气中CH_4浓度预测

组建了沼气检测的实验系统,采用国家标准混合气获取大量的浓度标定数据,分析了目前广泛应用的甲烷浓度预测算法及影响预测结果的因素,讨论了支持向量机在CH4浓度预测中的应用,在此基础上研究了将多通道探测器的电压输出及环境温度共同作为支持向量机的输入,实现CH4浓度的预测。将该方法与线性插值法、多项式回归法、神经网络法等多种方法进行比较,预测结果的平均绝对误差减小了0.44%～1.99%。初步试验结果表明该方法在CH4浓度检测中具有一定的应用前景。     

波长调制晶体吸收温度传感器原理

晶体吸收式光纤温度传感器是利用半导体晶体的光吸收与温度的依赖关系制作的温度传感器,体积小,成本低.目前对其研究都是基于光强调制,光强调制本身受光源扰动和光路扰动影响较大,致使传感器测量精度低,稳定性差.为提高晶体吸收式光纤温度传感器的测量精度及稳定性,提出利用波长调制制作传感系统的方法,从理论上予以仿真,并给出了半导体砷化镓材料的透射光谱曲线随温度变化的实验结果.     

矿用CH4-CO2红外传感器温度补偿算法模型研究

红外气体传感器检测气体浓度具有响应速度快、稳定性高等特点,但检测精度受温度变化影响大。本文对不同温度下矿用CH4-CO2红外传感器待测气体响应信号进行实验研究,并研究传感器的温度补偿算法模型,消除温度对传感器响应信号的影响。研究结果表明:在环境温度20 ℃时,CH4-CO2红外传感器响应信号与待测气体浓度之间呈现良好的线性关系;温度越高,CH4-CO2红外传感器的响应信号越大。通过建立随机森林模型进行温度补偿,CH4红外传感器和CO2红外传感器的响应信号和待测气体浓度之间的相关系数分别为0.9203和0.9099,响应信号与待测气体浓度之间的线性相关度提高、均方误差和平均绝对误差均减小,CH4红外传感器精度更高。基于随机森林温度补偿模型在10~25 ℃温度变化范围内可减小温度对矿井气体浓度监测的影响。     

磁光纤光栅传感器灵敏度及动态范围研究

利用传输矩阵的方法,研究了在线偏振光输入的情况下,磁光纤光栅的透射谱特性.透射谱中存在两条尖锐谱线,谱线的间隔随外加轴向磁场强度的大小线性变化,可以用于磁光传感.并且进一步研究了Bragg波长和一级磁光系数对传感器的灵敏度和动态范围的影响,为设计性能较好的磁光传感器提供了理论依据.     

基于IMU-4型多传感器模块的咖啡液面波动分析

端着一杯咖啡在室内行走经常会带来咖啡洒出的麻烦.本文基于IMU-4型多传感器模块,分析了杯子的形状、步行速度和其他参量如何影响走路时咖啡溅出的可能性.     

光纤光栅在不同基底上的应变灵敏度研究

为实现光纤光栅传感器对基体表面应变的准确监测,在三种不同基底上对同一个光纤光栅传感器进行标定,研究了不同基体对传感器应变传递的影响。实验表明,光纤光栅传感器选用不同的标定基底其应变灵敏度系数是不同的,实际测量时需根据不同的被测对象,选用合适的基体来标定应变灵敏度系数,这样才能真实的反应基体的应变。     

大偏移量错芯MZI实现较低温度灵敏度的曲率传感

基于光纤大偏移量错芯(large core-offset structure, LCOS)熔接形成的马赫-曾德尔干涉结构(Mach-Zehnder interferometer, MZI),设计了一种具有较低温度灵敏度的曲率传感器。该结构采用GF3光纤作为核心灵敏单元,与两段单模光纤(single mode fiber, SMF)进行LCOS熔接,通过实验对比偏移量和传感光纤长度对温度和曲率灵敏度的影响,得到最佳参数组合实现较低温度灵敏度的曲率传感。实验结果表明,偏移量为20μm、传感光纤长度为10 mm时的LCOS MZI,曲率灵敏度可以达到10.9 nm/m^-1,且温度灵敏度仅为0.9 pm/℃。该传感器具有结构简单、成本低、曲率灵敏度较高和温度灵敏度低的特点,在工程结构、健康监控与人体可穿戴设备等方面具有潜在的应用价值。