多点光纤甲烷浓度监测系统的研究与开发

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1、多点光纤甲烷浓度监测系统的研究与开发摘要在煤矿生产中，随着煤层采动，往往会涌出矿井瓦斯。它与空气混合，当其体积百分比为3．5％'--'16％时，遇明火就会发生爆炸，给矿井的安全生产带来巨大的威胁。因此，对瓦斯进行实时监控在矿井通风系统中显得非常重要，要实现瓦斯监控的自动化、智能化，高性能的传感器是不可缺少的条件。光纤气体传感技术是一项正在发展中的新型高新技术，以其特有的优良性能在工业生产、环境监测和医学等领域具有广阔的应用前景。近些年来，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的重视。光纤气体传感器以光为测量信号的载体，对被

2、测对象不产生影响，其自身独立性好，可适应各种使用环境，由其组成的光纤传感系统便于与中心计算机连接，可实现多功能、智能化的要求，可与光纤遥测技术相配合实现远距离测量与控制。根据我国煤矿中存在的问题，本文在分析煤矿监测系统的发展趋势、可靠性及其特点的基础上，提出一种以数字信号处理器为核心，以控制局域网现场总线为各现场设备之间的通信网络，监控模块与计算机之间采用调制解调器通过电话线相连接组成串行远程通信网络的解决方案。以甲烷为目标气体，研究了基于近红外光谱吸收方法的全光纤传感器。以SLED作光源，以宽带光源差分吸收、谐波检测方法为理论基础，结合以锁相放

3、大器为核心的微弱信号检测电路实现对甲烷气体的浓度测。根据实验室现有的实验条件和仪器设备，对所设计系统的进行实验研究，实验结果验证了系统的可行性。关键词甲烷；谐波检测；近红外吸收光谱：数字信号处理器；现场总线DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringAbstractIncoalmineproduction，alongwiththeexploitationofcoalseam，usuallygushmethane．Clearfirewillleadtogasexplosionwhenthevolumeper

4、centofmethanereaches3．5‰16％．Soitisveryimportanttomonitorthedensityofmethaneincoalmineproduction，andsensorwithMghperformanceisessentialtotheautomationandintellectionofmonitoringsystemofmethane．Opticalfibergassensingtechnologyisadevelopingandnoveltechnique，whichhasawideapplicab

5、leprospectinindustrialproduction，environmentmonitoringandmedicalsciencebecauseofitsqualityperformance．Inrecentyears，withthedevelopmentofopticalfibersensingtechnology，theresearchofopticalfibergassensorhasbeenseriouslyregardedallovertheworld．Thesignaldetectedbyopticalfibergasse

6、nsorsiscarriedbylightwave，whichhasnoinfluenceonthemeasuredobject．ThesensorthathasgoodindependenceperformanceitselfCanbeadaptedtoallkindsofsurroundings．Theopticalfibersensingsystem晰tllthesensors，whichcalibeconnectedwithcomputersconveniently，canrealizemanyfunctionsrequestandint

7、ellectualizedneed．TheyCanmatchwithremotemeasuretechnologytomeasureandcontrolinlongdistance．Intermofthepracticalprobleminourcountry’Scolliery，afteroverallanddetailedanalysisofdevelopingtendencyandreliabilityoftheMineMonitoringSystem，itputsforwardanewmethodtoinstituteMonitoring

8、System，inwhichThecommunicationnetworkofequipmentadoptsCANFieldBus，an