光纤气体传感器.ppt

光纤气体传感器
—光谱吸收式光纤甲烷检测系统
近年全国重大矿难事故一览
时间
地点
遇难人数
事故原因

山西王家岭煤矿
37人遇难，一人下落不明
透水事故

内蒙古乌海
31名被困者无生还可能
在建的神华集团骆驼山煤矿发生透水事故

湖南立胜
34人死亡
湖南立胜煤矿发生重大火灾事故

黑龙江鹤岗
共造成108人遇难
新兴煤矿发生瓦斯爆炸

河南省平顶山
54人死亡
违法违规组织生产导致的特大瓦斯爆炸事故

重庆市綦江县
30人死亡、77人受伤
违规违章行为引发的特别重大安全生产事故。

山西屯兰
78人死亡
瓦斯浓度过高，煤矿爆炸。
瓦斯爆炸是影响煤矿安全重大威胁之一。据统计，我国煤矿爆炸事故近80%是由瓦斯气体爆炸引起的。瓦斯的主要成分是甲烷，约占瓦斯气体的83%~89%。
%到15%时，遇火源就会爆炸；在无火源情况下，当空气中的甲烷浓度达到50%，能使人因缺氧而窒息死亡。
为了预防与控制事故的发生，最大限度地减少人员伤亡，研究能在线实时快速检测甲烷气体浓度的仪器是十分必要的。
甲烷也被认为是温室效应最主要的气体之一，甲烷吸收红外线能力是二氧化碳的15-30倍，占据整个温室气体贡献量的15%，温室气体引起的全球气候变暖直接关系到人类健康生活，更是被民众所关心。
甲烷还与燃烧和推进联系非常紧密，它的浓度测量直接与对燃烧效率以及推进过程的分析有关。
马赫一泽德尔干涉仪 声波激励源是机械斩波的Ar＋离子激光器
各种光纤气体传感器及其性能比较
传感器类型
优点
缺点
干涉型
灵敏度高
稳定性差，难以实现遥测
反射型
灵敏度较高
线性范围窄，长期稳定性差，需加工
光纤渐逝场
气体传感器
灵敏度高，能实现分布式传感及交叉分辨
表面污染问题严重，其中多聚物包层光纤对相对温度、湿度、渐逝场的强度依赖性大；需加工
近红外吸收
差分吸收检测
灵敏度高
斩波器的使用使得稳定性不高，滤波片的使用使得有用光功率不足
谐波检测
灵敏度高，稳定性较好
需求光源可调谐范围较宽，频率稳定度高，光源驱动较复杂
光吸收热效应
灵敏度较高
传感探头带电，难以实现遥测，且需要大功率输出光源
.
光谱吸收型光纤传感器
光谱吸收法是通过检测气体透射光强或反射光强的变化来检测气体浓度的方法。每种气体分子都有自己的吸收(或辐射)谱特征，光源的发射谱只有在与气体吸收谱重叠的部分才产生吸收，吸收后的光强将发生变化。
.
光谱吸收型光纤传感器
光谱吸收型光纤传感器是基于激光光谱分析技术设计的，结合现代光纤通信技术，将以前主要用于实验室气体分析的激光光谱分析技术应用在工业现场。同时利用光纤技术的特点，使光谱吸收型光纤传感器在探测灵敏度、远程遥测、多点测量方面发挥更大的优势
.
近红外光谱吸收型光纤传感器
近红外光是指波长在780~2526nm范围内的电磁波，-，且在这一波段的光学器件比较成熟，使得近红外光谱在在线分析领域得到了广泛的应用。