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非分光红外甲烷传感器的研制

煤炭学报 2007年第11期32卷 1224-1227页

作者：吴永忠陈丹艳郭太峰程文娟徐海卫郑淑丽刘勤勤合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009

矿用红外瓦斯传感器技术的难题是探测器输出信号微弱,光源电源波动、温度变化以及其它气体组分、水汽、灰尘等的干扰对测量精度会造成较大的影响.针对这些关键问题,讨论了数字化窄带滤波、双波长非分光测定技术等解决方案和相应的矿用... 详细信息

矿用红外瓦斯传感器技术的难题是探测器输出信号微弱,光源电源波动、温度变化以及其它气体组分、水汽、灰尘等的干扰对测量精度会造成较大的影响.针对这些关键问题,讨论了数字化窄带滤波、双波长非分光测定技术等解决方案和相应的矿用传感器电路结构,提出了基于朗伯比尔定律的温度补偿方法.经试验测试,传感器的研制实现了预期的目标.测量精度优于±0.1%,响应时间小于20 s,其它技术指标和功能均符合矿用标准.

关键词：非分光红外瓦斯气体传感器

非分光红外CO_(2)数字传感器设计与实现

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电子器件 2021年第4期44卷 767-772页

作者：汪洁王晓荣梁宇南京工业大学电气工程与控制科学学院江苏南京211816

针对市面上非分光红外CO_(2)数字传感器在小型化、数字化、模块化和国产化等方面发展不尽人意。基于不同气体分子的红外光谱吸收特性,利用朗伯-比尔红外吸收定律,运用电子学、机械学和光学等多门学科,对非分光红外CO_(2)数字传感器进行... 详细信息

针对市面上非分光红外CO_(2)数字传感器在小型化、数字化、模块化和国产化等方面发展不尽人意。基于不同气体分子的红外光谱吸收特性,利用朗伯-比尔红外吸收定律,运用电子学、机械学和光学等多门学科,对非分光红外CO_(2)数字传感器进行设计。整体方案设计主要内容包括光源选择、探测器选择、光学气室设计、硬件电路设计、软件设计。通过实验检测,测量结果完全达到设计要求,精度不低于±1×10^(-4)、测量范围1×10^(-5)~4.7×10^(-3)。结果表明,仪器测量范围广、精度高、预热启动时间短、成本低和模块化。

关键词：非分光红外 CO_(2)数字传感器朗伯-比尔红外吸收定律软硬件设计工业检测

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非分光红外气体传感器研究进展

激光与红外 2021年第10期51卷 1272-1278页

作者：张清周李兵贺耀宜赵立厂胡文涛中煤科工常州研究院有限公司江苏常州213000 天地(常州)自动化有限公司江苏常州213000

介绍了非分光红外气体传感器的工作原理,将非分光红外传感器与常用气体传感器进行了对比分析。综述了非分光红外技术在光源设计、气室设计、探测器设计、信号处理及自组装多气体探测系统等关键技术的研究进展,为进一步提高气体检测精度... 详细信息

介绍了非分光红外气体传感器的工作原理,将非分光红外传感器与常用气体传感器进行了对比分析。综述了非分光红外技术在光源设计、气室设计、探测器设计、信号处理及自组装多气体探测系统等关键技术的研究进展,为进一步提高气体检测精度和响应提供了研究方向。提出了非分光红外气体传感器要朝着小体积、多功能集成、满足复杂应用环境的方向发展。

关键词：非分光红外气体传感器研究进展

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非分光红外CO浓度探测系统

仪表技术与传感器 2012年第9期 39-42页

作者：杜建华张认成靳宇丁环华侨大学机电及自动化学院福建厦门361021

介绍了基于非分光红外(NDIR)原理的CO浓度探测系统总体设计。采用新型红外光源和探测器对系统光学部分进行设计,通过低频电调制取代传统机械调制方法。讨论了光源恒压供电系统和信号滤波放大处理电路,开展了大量的实验验证研究。实验结... 详细信息

介绍了基于非分光红外(NDIR)原理的CO浓度探测系统总体设计。采用新型红外光源和探测器对系统光学部分进行设计,通过低频电调制取代传统机械调制方法。讨论了光源恒压供电系统和信号滤波放大处理电路,开展了大量的实验验证研究。实验结果表明该CO浓度探测系统准确可靠,可以满足工况场合下CO气体浓度测量分析的需求。

关键词：非分光红外 CO浓度数据采集

非分光红外SF6气体传感器及气压补偿方法研究

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非分光红外SF6气体传感器及气压补偿方法研究

作者：陈远鸣南京信息工程大学

学位级别：硕士

电力系统的快速发展使得绝缘、熄弧性能优异的SF气体得到了大规模应用。然而,SF气体在放电作用下易与空气中的微氧和水汽发生化学反应,生成的多种有毒和酸性物质会破坏电力设备的正常运转,严重威胁工作人员的生命健康。针对当前非分光红... 详细信息

电力系统的快速发展使得绝缘、熄弧性能优异的SF气体得到了大规模应用。然而,SF气体在放电作用下易与空气中的微氧和水汽发生化学反应,生成的多种有毒和酸性物质会破坏电力设备的正常运转,严重威胁工作人员的生命健康。针对当前非分光红外SF气体传感器在实际检测过程中因环境气压波动引起的非线性误差问题,本文提出了一种混合型PSO-BP神经网络气压补偿模型,利用其良好的非线性映射和泛化能力对环境气压造成的传感器检测误差进行补偿,实现对电力系统中SF气体浓度的精确检测,具体研究内容如下:1、简要介绍了几种典型SF气体传感器的测量原理,重点突出了非分光红外SF气体传感器的技术优势,并对其国内外研究现状和气压补偿方法进行了阐述;2、分析了红外光谱吸收原理,绘制了 SF气体的红外光谱图,并对其特征吸收峰进行了选定。基于非分光红外检测技术,设计了一种单光束双波长光路结构,有效消除了光路干扰、光源功率不稳及光电器件零漂等干扰。通过设计合理的光学气室,减小了红外辐射在传播过程中的损耗;3、搭建了非分光红外SF气体传感器测试平台,继而对传感器进行了定标实验,并据此获得了 SF气体浓度与相对吸收率之间的关系。此外,还进行了传感器受检测环境气压影响的验证实验,分析比对了 PSO-BP神经网络法与公式模型法、RBF神经网络法的气压补偿效果。实验结果表明,传感器在气体浓度0～2000ppm、气压100～120Kpa范围内的最大测量误差由626ppm降低至20ppm,相对标准偏差为1.32%,满量程精度为±1%FS,相对误差为2%。该SF气体传感器具有检测精度高、小型化程度好及抗干扰能力强等优点,在电力系统中具有广泛的应用前景。

关键词：六氟化硫非分光红外气体传感器 PSO-BP神经网络

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非分光红外瓦斯检测仪的研究与实现

非分光红外瓦斯检测仪的研究与实现

作者：刘玉川太原理工大学

学位级别：硕士

甲烷气体作为一种化工原料和可燃气体,在人们的生活工作环境中随处可见。目前,全世界各国都在大力发展石油天然气工业以及煤炭工业,由此引起的与甲烷气体有关的泄漏事故也日益增加。目前国内用于甲烷探测的设备普遍存在问题,如设备探测... 详细信息

甲烷气体作为一种化工原料和可燃气体,在人们的生活工作环境中随处可见。目前,全世界各国都在大力发展石油天然气工业以及煤炭工业,由此引起的与甲烷气体有关的泄漏事故也日益增加。目前国内用于甲烷探测的设备普遍存在问题,如设备探测范围小,反应时间慢,易老化中毒,需经常人工校准,而且大部分检测仪表存在体积大、成本高、使用寿命短的缺点,不能够满足甲烷气体检测的需求。本论文以矿井瓦斯的主要成份甲烷为目标气体,设计了一种基于非分光红外检测技术的瓦斯检测系统。该系统克服了国内传统气体传感器易中毒、检测范围窄、防爆性差等缺点,具有响应速度快、动态范围大、防燃防爆、防电磁干扰等优点。可将传感器放置在人不易进入的易燃易爆、有毒等恶劣环境中,实现在线遥测,从而达到实时检测甲烷浓度、及时报警,避免瓦斯爆炸事故发生的目的。通过对白炽灯、发光二极管、半导体激光器各项性能的比较,选择具有特殊光谱的白炽灯及带滤光片的红外探头分别作为红外光源和红外探测器,同其它甲烷传感器相比,大大降低了成本,为红外瓦斯检测仪的推广奠定了基础。本课题详细阐述了红外吸收原理,红外瓦斯气体检测的理论基础,红外甲烷气体检测仪的结构,软件流程,分析了系统产生的误差。设计了完整的非分光红外瓦斯检测仪的系统结构,选择了合适的器件包括红外光源、气室、红外滤光片、红外探测器等。在电子系统方面设计了光源驱动电路、放大滤波电路、模数转换电路及单片机控制电路等。设计了差分电路的检测方法,利用差分的方法消除了光源和光路的不稳定以及光电器件零漂的影响。文中对如何应用单片机来完成数据的采集、处理、数据的显示和传输等一系列功能作了分析和阐述。通过单片机将系统组合起来,从而使整个系统功耗大大降低、体积微型化。最后进行了瓦斯检测仪的实验室实验,并结合实验数据给出了实验论证及误差分析,结果证明了非分光红外瓦斯检测仪达到了预期的目的,具有一定的精度及良好的稳定性。本设计对CO、CO、SO等气体的检测也具有一定的参考价值。

关键词：红外原理非分光红外瓦斯气体单片机实验分析

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非分光红外甲烷分析仪的研究与设计

非分光红外甲烷分析仪的研究与设计

作者：杨斌太原理工大学

学位级别：硕士

随着工农业的迅速发展，矿井、油田、电力系统安全保护以及环境保护成为越来越值得重视的问题。数以万计的大型工厂和矿业部门排放出大量的易燃、易爆、有毒、有害气体，使人类的生存环境和人身安全受到严重威胁，因此对这些气体进行快... 详细信息

随着工农业的迅速发展，矿井、油田、电力系统安全保护以及环境保护成为越来越值得重视的问题。数以万计的大型工厂和矿业部门排放出大量的易燃、易爆、有毒、有害气体，使人类的生存环境和人身安全受到严重威胁，因此对这些气体进行快速、实时检测对于工矿安全生产及环境保护有特别重要的意义。本论文以矿井瓦斯的主要成份甲烷为目标气体，设计了一种基于非分光红外检测技术的甲烷分析系统。该系统克服了国内传统气体传感器易中毒、检测范围窄、防爆性差等缺点，具有响应速度快、动态范围大、防燃防爆、防电磁干扰、不易中毒等优点。可将传感器放置在人和仪器不易进入的易燃易爆、有毒等恶劣环境中，实现在线遥测，从而达到实时检测甲烷浓度、及时报警，避免瓦斯爆炸事故发生的目的。通过对白炽灯、发光二极管、半导体激光器各项性能的比较，选择具有特殊光谱的白炽灯及带滤光片的红外探头分别作为红外光源和红外探测器，同国外光学甲烷传感器相比，大大降低了成本，为红外光甲烷分析仪的推广奠定了基础。本课题通过对气体红外选择性吸收的理论分析，确定了甲烷气体的吸收谱线，给出了气体吸收测量的理论依据。设计了差分光路的检测方法，利用差分的方法消除了光源和光路的不稳定以及光电器件零漂的影响。文中对气体检测的方法、探测器的原理、红外探测的气室光路结构、外界环境因素的影响等做了详细的阐述。本课题设计了完整的非分光红外甲烷分析仪的系统结构，选择了合适的器件包括红外光源、气室、红外滤光片、红外探测器等。在电子系统方面设计了光源驱动电路、放大滤波电路、模数转换电路及DSP控制电路等。文中对如何应用DSP来完成数据的采集、处理判断、数据的显示和传输等一系列功能作了分析和阐述。微控制器的应用使整个系统很简单地通过一个DSP就控制起来，从而使整个系统功耗大大降低、体积微型化。最后进行了甲烷分析仪的实验室实验，并结合实验数据给出了拟合曲线及误差分析，结果证明了非分光红外甲烷分析系统达到了预期的目的，具有一定的精度及良好的稳定性。

关键词：红外吸收非分光红外甲烷气体 DSP 差分吸收检测

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非分光红外尾气分析系统设计

非分光红外尾气分析系统设计

作者：牟宣理浙江大学

学位级别：硕士

随着机动车保有量增加,机动车尾气已经成为空气污染的重要来源,机动车排气所造成的环境问题变得日益严重。因此,要从污染的源头着手,加强对机动车尾气的检测和控制,稳定、精确的尾气分析系统的需求就显得非常迫切。而且随着新的国家标... 详细信息

随着机动车保有量增加,机动车尾气已经成为空气污染的重要来源,机动车排气所造成的环境问题变得日益严重。因此,要从污染的源头着手,加强对机动车尾气的检测和控制,稳定、精确的尾气分析系统的需求就显得非常迫切。而且随着新的国家标准的出台,对于机动车尾气排放污染物的限制将更加严格。本次设计的红外尾气分析系统就是用来测量尾气中污染气体的浓度,从而为机动车尾气的排放污染物控制提供了有力的保障,以达到减少环境污染和保护生态环境的目的。本文设计了一种基于非分光红外(NDIR)探测技术的尾气分析系统,实现了对机动车尾气中一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)这三种成分的同时检测。本文设计了完整的系统结构,并选择了合适的器件包括红外光源、气室、红外干涉滤光片、红外探测器等。在电子系统方面设计了放大滤波电路、数模转换电路、单片机控制电路及光源驱动电路,特别是高精密放大电路的设计,达到了很好的效果,为后面的信号处理提供了有力的保障,提高了尾气分析系统的检测精度。通过单片机和上位机程序的编写,从而完成了整个系统结构。本文通过对各成分的标准浓度气体的测量,获得测量数据和对应浓度间的对应关系,通过Origin软件的分析和处理,拟合出CO、CO、HC三个成分的关系曲线。并分析影响系统测量准确性的因素,包括环境温度变化、气体压强变化、光源变化等。通过实验对多种成分的同时测量时,三种成分之间相互干扰问题进行了分析,得到了各个成分之间的影响系数,然后对测量结果进行了补偿。通过分析和补偿,进一步提高了尾气分析系统的精度。最后通过对实际气体的测量来验证系统,结果证明非分光红外尾气分析系统达到了预期的目标,具有较好的稳定性和测量精度。

关键词：尾气红外吸收非分光红外红外探测器干涉滤光片

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基于工业以太网的非分光红外气体分析器设计

传感器与微系统 2011年第9期30卷 121-124,127页

作者：孟凡群刘虎程明霄赵德美许晋宁余诗明南京工业大学自动化与电气工程学院江苏南京211816 南京分析仪器厂有限公司江苏南京210039

为解决传统红外气体分析器稳定性差、测量精度低等问题,研制了一种基于非分光红外吸收原理的新型气体分析器。重点介绍了该气体分析器的电调制红外光源、热释电红外检测器、光/气路结构、信号调理电路及其嵌入式实时监控系统的设计。利... 详细信息

为解决传统红外气体分析器稳定性差、测量精度低等问题,研制了一种基于非分光红外吸收原理的新型气体分析器。重点介绍了该气体分析器的电调制红外光源、热释电红外检测器、光/气路结构、信号调理电路及其嵌入式实时监控系统的设计。利用以太网控制器CP2200设计了工业以太网接口,通过以太网接口能够快速准确地发送测量和报警信息。实验结果表明:该红外气体分析器响应快速,测量精度高,稳定性好,具有很高的实用价值。

关键词：非分光红外气体分析热释电检测器工业以太网 CP2200