红外甲烷传感器直射式气室设计

针对采用反射式气室的红外甲烷传感器测量误差较大的问题,基于红外光谱吸收原理,利用非分光探测技术设计了一种新型直射式气室。该气室采用硅半导体片状红外光源、双通道红外探测器及一定长度的气室中腔,选用GaF2作为光源及探测器的视窗材料,搭配外部电路实现对CH4体积分数的监测。0～2.5%CH4体积分数范围内的测试结果表明,采用直射式气室的红外甲烷传感器最大测量误差仅为±0.05%。     

反射式红外甲烷传感器气室设计

设计给出一种稳定性好、灵敏度高的反射式红外甲烷传感器气室设计过程与测试结果。红外甲烷传感器基于色散型红外吸收光谱法的原理,利用非分光红外探测技术过滤甲烷气体的特征波长以外的光线,再采用双通道补偿技术对气室内部的甲烷气体体积分数进行检测。气室是红外探测器、传输光路、红外光源集成装配体,其结构和性能对器件性能至关重要。气室内壁设计成镀金的旋转抛物面,红外光经抛物面反射成近似平行的光束,该红外光束在气室内部传播过程被气室底盖反射到探测器,增加了甲烷气体的吸收光程,起到了提高气室的灵敏度的作用。设计完成后,经过甲烷环境的测试,反射式气室的稳定性、灵敏度、反应时间等都有良好的表现。     

红外多气体传感器设计

针对甲烷、二氧化碳和一氧化碳三种气体的同时检测,设计出一种红外多气体传感器.该传感器将探测器和红外光源集成在光学气室内.在对气室进行设计时,首先确定气室高度为25 mm,随后通过计算和软件仿真分析确定气室的半径为10 mm.设计完成外围电路并对传感器进行测试,结果显示:对甲烷、一氧化碳和二氧化碳的检测范围可达到(0~40 000)×10-6.     

光程可调吸收气室气体传感器研究

光程可调吸收气室可满足光纤气体传感器不同探测灵敏度和量程的需求。介绍了吸收气室的基本结构,并利用TracePro软件对气室进行了光学仿真设计和分析,确定了多次反射池的光学参数。对气室的结构、防腐工艺、密封工艺及光程可调节进行了研究。通过调试和实验测量,结果表明：气室光程可在0.8～30 m范围调节,完全可应用于低浓度气体（对应长光程气室）和高浓度气体（对应短光程气室）的检测。     

非分光红外的甲烷传感器设计

介绍了国内常用的甲烷传感器及其优缺点,在此基础上设计了一种基于非分光红外法(NDIR)原理的甲烷气体传感器.针对红外探测器输出的特性设计了微弱信号放大电路,使用AD8552对红外热探测器输出的微弱信号进行放大,AD7190对滤波放大后的信号进行采样转换,采用软硬件相结合的方法来减少噪声干扰的影响.通过对不同浓度范围的标准甲烷气体进行实验测量,拟合得到探测器输出的电压差值之比和气体浓度之间的关系.根据得到的曲线和数据分析选择分段插值的浓度计算方法,实现了对甲烷气体进行实时测量的功能.给出该传感器在甲烷体积分数为0％～5.05％的测量结果.     

IRceL系列红外气体传感器

英国城市技术有限公司（CityTechnology Ltd．）于2007年初向全球推出了应用于工业安全领域的电子红外线气体传感器IRceL系列。该系列红外气体传感器可检测0-5％vol范围内的二氧化碳气体和0-100％LEL范围内的甲烷气体。由于采用了独特的光学结构设计，这系列传感器具有较长的使用寿命和高抗损性能。     

微型双气体红外传感器的设计与实现

基于朗伯—比尔吸收定律,利用非分光探测技术设计了双气体红外传感器。设计的红外传感器可以检测CH4和CO2。重点介绍了稳定性好、灵敏度高的反射式气室的设计。该气室对红外光源和红外探测器的位置进行了合理的布局,实现了传感器的微型化设计。经过测试,在CH4和CO2气体体积分数较低的范围内,反射式气室红外传感器的最大测量误差仅为±0.05%。     

具有温度及压力补偿的矿用红外甲烷传感器设计

针对现有红外甲烷传感器因受温度、压力影响而采取硬件补偿方式后存在测量精度和可靠性降低的问题,提出了一种具有温度及压力补偿功能的矿用红外甲烷传感器设计方案,详细介绍了该传感器的软硬件设计,给出了温度、压力的补偿方法,即在数据处理上增加了环境温度及压力补偿功能。测试结果表明,该传感器具有测量精确度高、稳定性好、环境适应能力强等优点。     

基于CAN总线的红外甲烷检测系统的设计

文章提出了一种基于CAN总线接口的红外检测系统的设计方案。该检测系统以MSP430F499超低功耗单片机为核心,采用R-522型红外甲烷气体传感器实现对甲烷浓度的精确测量,当甲烷浓度超过预设值时可进行声光报警;MSP430F499对测量数据进行处理后,通过CAN总线将数据传送给上位机,实现了远程监视和网络控制的智能化仪表功能。实践证明,该系统功耗低,实现简单,测量精度高。     

吸收式光纤甲烷气体传感器的研究

研究和讨论了一种易于实现的光谱吸收型光纤甲烷传感器,该传感器基于比尔朗伯定律,采用双光路结构,大大提高了传感器的灵敏度和测量精度,大气和工业污染中的其它气体分子浓度也可用类似方法测量。     

非色散性智能红外瓦斯传感器的研究

提出一种基于非色散性红外检测技术的非毒化红外瓦斯传感器。它利用瓦斯气体对某一特定波长红外光吸收性能与瓦斯浓度之间存在的确定关系,通过测定特定波长红外光被吸收的程度反映瓦斯浓度值的原理进行工作。详细介绍了红外吸收气体检测原理、脉动光源与热电探测器信号的关系,给出了瓦斯浓度的实用测量算法及传感器系统的软硬件设计方案。具有标定周期长、测量精度高、不受其他气体影响和不会产生催化中毒等特点。     

红外甲烷传感器非线性动态补偿的研究

红外甲烷传感器作为瓦斯监测主要传感器之一,非线性动态影响到它的测量准确度和测量范围,不利于安全生产.针对这一问题,采用最小二乘支持向量机非线性动态方法对传感器进行补偿,并对算法予以改进.通过仿真实验加以比较,实验结果表明:基于改进最小二乘支持向量机非线性动态补偿,传感器测量准确性和测量范围大大提高,对促进安全生产有积极...     

测量甲烷体积分数的高灵敏度光纤传感器研究

基于气体的红外吸收原理,研究了一种能在复杂环境下测量甲烷气体体积分数的新方法.这种方法可以有效地减小由于光源的不稳定、环境的变化而引起的测量误差.在这种测量方法中设计了一条参考测量光路,此参考测量光路和测量光路同时随环境的变化而变化,通过对待测量气体光路与参考气体测量光路作对比而得出较为准确的待测甲烷气体体积分数.     

差分吸收式光纤甲烷传感器的研究

研究和讨论了一种易于实现的光谱吸收型光纤甲烷传感器。利用差分吸收法消除光源不稳定及光电器件的热零点漂移、零点漂移对测量准确度的影响 ,同时介绍了光源及其工作波长的选定。大气和工业污染中的其他气体分子的体积分数也可用类似方法测量。     

双光路激光视觉传感器的设计

设计了一种基于激光三角几何关系的双光路新型激光视觉传感器。建立了双光路视觉传感器的数学模型,理论分析计算得出空间测量点的二维坐标,对影响整个光学系统的结构参数与测量分辨率之间的关系给出了模拟与仿真。结果表明：所选择优化的光学参数符合设计指标的要求,并验证了双光路位移传感器具有较高的分辨率。     

红外甲烷浓度测量仪设计

针对基于气相色谱法设计的甲烷浓度检测仪测量精度不高的问题,提出了一种基于红外光谱吸收原理的零点及线性温度补偿算法,并基于该算法设计了一种可以实时在线检测的高精度红外甲烷浓度测量仪。实验结果表明,在温度补偿前,温度变化越大,甲烷浓度测量误差越大,误差范围为3%~11.5%;温度补偿后,甲烷浓度测量值随环境温度变化很小,误差范围为0~2.5%。