基于TDLAS的分布式光纤瓦斯监测系统的研究
瓦斯爆炸是煤矿安全的主要威胁，对瓦斯气体浓度进行准确、快速、实时监测和预警是治理瓦斯灾害的有效手段。目前，我国煤矿矿井检测和预警瓦斯的主要传感器仍然是传统的催化传感器，由于其活性衰减快，表现为寿命短、稳定性差等缺陷，无法满足我国越来越高的煤矿安全生产的重大需求。因此，发展新一代免维护、抗干扰、高灵敏度的瓦斯监测系统，成为当前国际上的研究方向。
本文将可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术和分布式光纤传感技术相结合，采用波长调制技术和二次谐波检测技术完成基于激光吸收光谱的瓦斯浓度测量，为瓦斯快速、可靠检测提供了新方法。
为了满足煤矿井下瓦斯浓度连续监测的需要，本文在深入研究TDLAS原理、波长调制技术以及二次谐波检测技术的基础上，提出了分布式光纤瓦斯监测系统方案，设计了适用于煤矿井下恶劣环境的微型光吸收池，解决了多个监测点时分复用激光器和锁相放大器的关键问题，编写了相应的软件系统；结合在线监测的要求，提出了在光路中嵌入标定池定标反演浓度的新方法，简化了系统，降低了运行成本；最后，通过不同标准浓度的甲烷气体对系统性能进行了初步测试，得到检测限低于150ppm，响应时间小于1s，证明其能够满足矿井瓦斯实时监测要求。
波长调制
中国科学院合肥物质科学研究院
硕士
光学
刘建国;张玉钧
2007
中文
TD712.55;TN929.1
62
2011-05-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）