基于静态干涉系统的井下甲烷浓度实时监测系统的研究

摘要：

为了保证井下工作安全,设计了一种CH4实时在线监测系统.在分析了CH4气体特征吸收光谱的基础上,系统采用静态傅里叶变换干涉具及柱面镜等组成.通过线阵CCD采集静态干涉条纹,由光谱分析算法求出各个波长上的光强衰减度,最后通过比尔-朗伯定理、浓度程长积公式等反演CH4气体的浓度.仿真计算了光源光强、出射光强与瓦斯浓度的函数关系,验证了采用5 mW的DFB激光器,可以保证变化区域基本线性.系统采用分子筛过滤处理的方法,克服了目前光谱检测系统无法在井下复杂环境应用的难题.实验显示,在5 cm的气室中,经分子筛过滤保护的光谱探测系统可以在潮湿、粉尘的环境中稳定工作.采用傅里叶变换光谱分析法求解CH4浓度时,最小探测精度可达0.01％.

关键词：光谱检测、CH4浓度、傅里叶变换、分子筛过滤器

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分类号：TD712.3(矿山安全与劳动保护)

资助基金：国家自然科学基金10974104;河南省自然科学基金研究项目132300410267

在线出版日期：2015-02-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：183-186