矿用新型智能瓦斯气体检测系统的研究

《矿用新型智能瓦斯气体检测系统的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、桂林工学院硕士学位论文矿用新型智能瓦斯气体检测系统的研究姓名：胡勇坚申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：程小辉20080401挂’林工学院硕士学位论文摘要甲烷是瓦斯气体的主要成分，瓦斯气体是煤矿安全生产的主要威胁，提高煤矿瓦斯检测的技术水平和检测的实时性，能更有效地预防煤矿瓦斯事故的发生。本文主要研究甲烷近红外光纤智能传感器及其在煤矿瓦斯实时监测方面的应用。近红外光谱分析的技术关键是消除噪声干扰和提高检测的精度，本文的研究重点在于消除噪声干扰和提高检测的精度的技术手段和提高煤矿瓦斯浓度数据采集的实时性。本文尝试以波长为1665nm

2、的分布反馈式半导体激光器(DistributedFeedbackLaserDiode：DFBLD)为光源进行甲烷气体的近红外光吸收实验，分析了朗伯比尔定律的光谱吸收常数与气体压强之间的关系，研究了光源输出功率的波动，以及光路电路的噪声干扰对测量精确性的影响。本文尝试以被测气体的分子分布密集度(即摩尔体积比，n／V：n为被测气体的摩尔数，V为被测气体分布的体积)来计算气体浓度，尝试将朗伯比尔公式表达为，Q)一，。Q)exp【一日(A)兰L】(实验数据分析表明㈣是普遍适用于各种y气压下的吸收常数)，并以实验数据验证。本文对甲烷光纤传感器系统的除噪和提高

3、检测精度的技术手段进行了研究并尝试用嵌入式系统代替传统的PC机对硬件检测系统进行了设计。在研究了数据测量和处理的算法的基础上，采用相关检测技术和差分检测技术来消除噪声干扰，采用先相关检测消除随机噪声干扰，后差分检测进一步除去浪涌噪声干扰，从而提取出有效的测量信号，并设计了底层数据探测的电路，且仿真验证了这些设计。本文在嵌入式系统的设计中尝试使用人工神经网络和专家系统综合处理甲烷光纤传感器系统的数据，以便进一步提高系统检测的精度。提供了人工神经网络与专家系统的在甲烷近红外检测应用方面的具体设计，并对系统进行了实测验证。本文还研究了甲烷近红外光纤智能传

4、感器在的煤矿瓦斯检测网络系统中的应用。尝试以CAN总线组成井下监测网络，并通过光纤Modem连接到地面以太网系统以实现对煤矿安全的实时性的网络监控管理。关键词：近红外甲烷光纤传感器，DFB激光器，嵌入式系统，相关检测技术，人工神经网络，专家系统，CAN总线桂林工学院硕士学位论文AbstractMethaneisthemainingredientofgas，andgasisthemainmenaceofthesafetyofcoalmining．Itcantakeprecautionagainsttheincidentsefficientlytoim

5、provethetechnologyandit’Sapplicationsonthereal-timemonitoringofthemethanegasforcoal-mining．Itmajorsonstudyingintheintelligentmethaneopticalfibersensorsystemandtherealtimemethanegassupervisingnetforthesafetyofcoalmininginthisdissertation．Itisthekeypointofnear-infraredspectrumte

6、chnologytoeliminatethedisturbanceofnoiseandimprovetheprecisionofit．TheemphasisWasfocusedonstudyingonthetechnologymethodofeliminatingthedisturbanceandimprovingtheprecisionandthereal—timeofmethanegasconcentrationdetectingforcoalmininginthisdissertation．Basedontheexperimentdataof

7、methaneabsorbingtherayof1665nmwavelengthemittedoutofDistributedFeedbackLaserDiode(DFBLD)，therelationbetweenthegaspressureandthespectralabsorptioncoefficientofLambert—BeerLawwasanalyzedandtheinfluenceoftheoutputpowerfluctuatingoftheDFBLDandthedisturbanceoftheraypassageandthecir

8、cuitstotheprecisionofthedetectingtothegasinthisdissertation．T