基于空芯光子带隙光纤的全光纤甲烷检测系统研究

《基于空芯光子带隙光纤的全光纤甲烷检测系统研究》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、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于空芯光子带隙光纤的全光纤甲烷检测系统研究作者姓名刘铭华学科专业测试计量技术及仪器指导教师王书涛2015年5月-I-中图分类号：TN23学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于空芯光子带隙光纤的全光纤甲烷检测系统研究硕士研究生：刘铭华导师：王书涛申请学位：工学硕士学科专业：测试计量技术及仪器所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学-II-ADissertationinMeasurementTec

2、hnologyandInstrumentsSTUDYONALL-FIBERDETECTINGSYSTEMOFMETHANEBASEDONTHEHOLLOW-COREPHOTONICBANDGAPFIBERbyLiuMinghuaSupervisor:ProffessorWangShutaoYanshanUniversityMay,2015-III-燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于空芯光子带隙光纤的全光纤甲烷检测系统研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独

3、立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于空芯光子带隙光纤的全光纤甲烷检测系统研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和

4、电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-IV-摘要摘要环境保护一直是全球所关注的热点，而甲烷是主要污染气体之一，不仅带来生产生活上安全与健康的问题，还是造成温室效应的主要气体。对甲烷浓度的实时在线检测，关系安全生产与健康生活。本文采用空芯光子带隙光纤制作气体传感探头，将光纤检测技术与谐波检测技术等弱信

5、号检测技术相结合，设计甲烷光纤检测系统并实验验证。论文主要研究工作如下：(1)建立甲烷气体吸收谱数据库，分析并建立气体浓度计算模型。通过分析甲烷的分子谱理论，根据Hitran2012数据库绘制甲烷分子吸收光谱图，建立甲烷气体浓度检测的数学模型，。(2)提出采用空芯光子带隙光纤作为气体传感探头的设计方案，设计甲烷气体检测系统的光路系统。研究空芯光子带隙光纤的传输特性，带隙效应与扩散速度，为构建光纤气室奠定理论基础。选择合适的带隙宽度等参数的空芯光子带隙光纤，比较两种扩散端面下的扩散时间，构建不同结构气室。(3)构

6、建基于Labview的虚拟仪器的数据采集系统，实现对甲烷气体浓度的检测。进行甲烷气体光谱实验，吸收实验和评定实验等实验，实验结果验证了系统设计方案的可行性。(4)气体检测弱信号检测技术的相关研究。研究经验模态分解（EMD）及其改进的总体经验模态分解（EEMD）在光学信号检测上的应用，相对于小波降噪，从光谱图上主观评价以及通过参数标定，验证了数据处理的有效性。关键词：甲烷；空芯光子带隙光纤；EMD；EEMD；微弱信号检测；-V-燕山大学工学硕士学位论文AbstractEnvironmentalprotection

7、hasbeenthefocusofglobalconcern,andmethaneisoneofthemainpollutiongases,whichbringsthelifesafetyandhealthproblemsandalsocausesthegreenhouseeffect.Thereal-timeonlinedetectionofmethaneconcentrationwouldbeinrelationtotheproductionsafetyandhealthylife.Thispaperado

8、ptsthehollowcorephotonicbandgapfibertofabricatethegassensor,andcombineswiththeopticalfiberdetectiontechnology,harmonicdetectiontechnologyandotherweaksignaldetectiontechnologytodesignnewmethaneal