基于TDLAS的激光遙測甲烷濃度技術的研究.pdf

1、瓦斯監(jiān)測是礦井安全監(jiān)控最重要的組成部分，我國礦井中使用的瓦斯檢測技術主要是傳統(tǒng)的光干涉技術和熱催化技術，這些技術受采礦環(huán)境影響頗大，而且精度低、可靠性差，所以本文研究了一種測量氣體濃度的熱點技術，設計實用的激光遙測甲烷濃度系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了大氣成分測量中頗為成熟的技術：可調諧激光吸收光譜技術(TDLAS)，利用這種激光吸收光譜技術可以針對礦井中惡劣多變的環(huán)境可靠精確地測量出井下瓦斯氣體的濃度。
　　 本文在前人研究的探測系統(tǒng)技術基

2、礎下，引入了一次諧波和二次諧波信號比值與探測氣體濃度關系的研究，針對以前系統(tǒng)需要氣室、諧波信號微弱等缺點加以改進，使系統(tǒng)具有遙測能力，克服激光光強受背景氣體、粉塵等因素所造成的衰減，能夠利用微弱的探測諧波信號算出準確的氣體濃度。通過理論分析，激光的中心波長設定為1654nm，把激光頻率鎖定在甲烷氣體的強吸收帶，發(fā)射的激光透射過被測氣體區(qū)域，經目標物體反射至透鏡，然后由系統(tǒng)接收。應用一種通過檢測反射回來的光信號的一次諧波和二次諧波分量就能

3、最終確定甲烷氣體的濃度的方法。系統(tǒng)采用ARM(S3C2440A)作為控制計算和存儲芯片，針對理論系統(tǒng)相應的設計了S3C2440A的最小系統(tǒng)，并將Linux嵌入式系統(tǒng)植入最小系統(tǒng)中。通過鎖相放大器探測一次諧波和二次諧波信號分量，然后把探測到的模擬信號經過ARM芯片上自帶的10位模/數轉換器進行數據處理，把數字信號交給處理器處理出最后的濃度。最后對系統(tǒng)軟件進行設計，算法模式進行選擇，并進行實際上對系統(tǒng)仿真測量，得出實驗性數據，并分析了影響系