瓦斯气体检测中全光纤梳状滤波器研究

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光纤气体传感技术是一门新兴的前沿学科,在工业生产、环境监测和医学等领域有广阔的应用前景。近年来,随着光纤传感技术的发展,光纤气体传感器的研究在国内外均受到广泛重视。光纤气体传感器测量信号的载体是光波,对被测环境干扰小,特别是其传感头不带电、本质防爆的特点,可适用于易燃易爆气体的工业在线检测。本文以瓦斯为目标气体,研究基于近红外光谱吸收方法的全光纤检测系统,该系统可以对瓦斯气体进行实时在线检测。通过分析和比较多种气体浓度检测方法,根据系统的测量要求和应用环境,选择光谱吸收法作为本系统的理论方法。通过对气体近红外选择性吸收的理论分析和瓦斯气体在近红外吸收谱线的研究,考虑到传输光纤的低损耗特性,确定了瓦斯气体的强吸收谱线。以SLED作光源,以光谱吸收法为理论基础,结合多光束干涉相关理论,设计了一种全光纤F-P梳状滤波器,提高了灵敏度,可实现对瓦斯气体的浓度检测。在本课题的研究中,侧重于气体检测理论分析、方案设计和可行性分析。设计了光路、电路,并进行了部分相关实验。通过资料查阅、理论分析和系统模型设计等工作,作者认识到:光纤气体浓度检测,涉及到的理论是多学科的,有着很深的内涵,要设计一个好的气体检测系统,还有很多实际要做的工作。本论文研究并给出了基本的瓦斯气体浓度检测系统的基本模型,为今后高性能光纤气体传感器的研究和研制打下坚实的理论基础和提供积极的参考价值。
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