煤矿瓦斯气体的光声光谱检测研究.pdfVIP

64 传感器与微系统(TransducernadMicrosystemTechnologies) 2013年 第32卷 第5期 煤矿瓦斯气体的光声光谱检测研究 宋绍楼，范永锋，丁永峰 (辽宁工程技术大学 电气与控制工程学院，辽宁 葫芦岛125105) 摘 要：煤矿瓦斯(CH)是一种可用于诊断煤矿安全生产的特征气体。光声光谱技术是一种新型的气体 检测技术 ，具有选择性好、灵敏度高、动态监测范围大、不消耗被测气体等优点，能很好地应用到CH 气体 的在线监测。基于光声光谱技术的基本原理，利用分布反馈半导体激光器构建一种用以检测CH 的光声 光谱装置，利用该装置研究了气体光声信号与CH 浓度、温度、斩波频率、激光功率、背景气体、以及压强 之间的关系，并测得甲烷在2 带的R(3)支的光声光谱。 关键词：光声光谱；甲烷；气体检测；光声信号 中图分类号：O433 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2013)05-0064-04 Studyonphotoacousticspectroscopydetection ofcoalminegas SONGShao—l0u，FAN Yong-feng，DING Yong—feng (CollegeofElectricalandControlEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，Huludao125105，China) Abstract：CoalminegasCH4isacharacteristicgaswhichcanbeusedforthediagnosisofcoal minesafety production．Photoacousticspectroscopy(PAS)isanewmethodofrgasdetection，whichhashis【hselectivity，high sensitivity，lragedynamicdetectionrnageandnotconsumingthemeasuredgas，andcanbewellappliedtoon·line monitoringofcoalminegas．DistributedfeedbacksemiconductorlaserisusedtoconstructaPASdeviceofrCH4 detectionbywhich therelationbetweenphotoacousticsignal varieswith theCH4concentration，temperature， choppedfrequency，laserpower，backgroundgas andgaspressureraeinvestigated，andthephotoacousticspectrum ofR(3)inthe2v3bandofmethaneisgotten． Keywords：photoacousficspectroscopy；CH4；gasdetection；photoacousticsing al 0 引 言 光谱技术的不断研究，已取得了长足的进步。研究中，荷兰 长期以来，瓦斯爆炸一直是我国煤矿生产一大危害，煤 Nijmegen大学的光声光谱小组利用光参量振荡器搭建了光 矿井内瓦斯的检测就显得愈发的重要。CH 是煤矿瓦斯的 声光谱系统，并对乙烷气体进行了检测 ；ReussJ等人设 主要成分 ，因此，检测cH4的气体浓度对瓦斯的检测具有 计了给予CO。激光器的腔内吸收光声光谱仪 ，对乙烯的检 重要意义。为了实现对煤矿瓦斯气体的在线监测，传统的 测灵敏度达到2×10_5L／L ；国内于清旭对低浓度 的 方法如接触燃烧式、半导体氧化物、电化学原理等，但其存