资源描述：
《基于数字信号处理器的激光光谱瓦斯监测系统.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、光电子!激光第21卷第1期2010年1月JournalofOptoelectronics!LaserVol.21No.1Jan.2010*基于数字信号处理器的激光光谱瓦斯监测系统1*2王仁宝,冯红艳(1.安徽理工大学电气工程系,安徽淮南232001;2.南京理工大学,江苏南京210094)摘要:利用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,选择不受干扰的1653.72nm波长处的吸收线监测煤矿瓦斯浓度,并结合了高性能的数字信号处理器(DSP)和二次谐波检测技术,进一步降低了检测限,使检测限
2、低于30.074mg/m,实现了对瓦斯浓度高稳定性和高灵敏度的实时测量。关键词:可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS);数字信号处理器(DSP);二次谐波检测;瓦斯中图分类号:O433.5文献标识码:A文章编号:10050086(2010)01003804Laserabsorptionspectrometermethanedetectionsystembasedondigitalsignalprocessor1*2WANGRenbao,FENGHongyan(1.DepartmentofElectrical
3、Engineering,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China;2.NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094,China)Abstract:Byusingthetunablediodelaserabsorptionspectroscopy(TDLAS)technologytheabsorptionlineofmethaneatthewavelengthof1653.72nmisfoun
4、dtobefreeofinterferenceandsuitableforthemeasurementofcoalminemethane.Thehighperformancemicrocontroller(DSP)andsecondharmonic3detectionareusedtolowerthedetectionlimitfurtherthatisbelow0.074mg/m.Ithasanobviousadvantageinsensitivityandstabilityandcanachieverealtimem
5、easurementofthecoalminemethane.Keywords:tunablediodelaserabsorptionspectroscopy(TDLAS);digitalsignalprocessor(DSP);secondharmonicdetection;methane通过气体时,如果光源光谱覆盖1个或多个气体吸收线,光通1引言过气体时发生衰减,则透射光强I(v)为瓦斯事故是煤矿安全生产的主要威胁之一,其最主要的气I(v)=I0(v)exp[-()CL](1)体成分CH4是易燃易爆气
6、体和多种燃料的主要成分,实时、精式中:()为气体吸收系数,与气体的压强和温度有关,符合确地在线监测CH4气体浓度对于工矿安全运行、人身安全有Lorenz线性函数;L是吸收路径的长度;C是气体浓度。如果着至关重要的作用。通过对光源的注入电流进行正弦调制,则调制后激光频率为目前,国内CH4检测方法主要是先对CH4采样,再用气相v(t)=v(t)+asin(t)(2)[1,2]色谱、电化学等方法进行分析,煤矿现场采用热催化元件来式中:v(t)是未加正弦波调制的激光频率;a是正弦波电流调制[3]监测瓦斯浓度,监测
7、精度不高,且易老化和发生错误等。因所引起的激光频率变化幅值;为正弦波调制频率,且在小吸此,急切需要一个新的监测方法来克服这些缺点。可调谐二极收的情况下,满足(-0)CL0.05。由式(1)和式(2)可得管激光吸收光谱(TDLAS)技术是近年发展起来的一种新型的I(v)=I0(v){1-[v(t)+asin(t)CL]}(3)[4,5]气体监测方法,其具有高精确度、高选择性及快响应等突出由式(3)可以分析正弦波调制后的气体透射率的谐波。由特点。本文采用TI公司推出的高性能的微控制器于谐波信号随着谐波次数的
8、增加而衰减,且二次谐波上的直流TMS320LF2407作为系统的核心处理器,利用TDLAS技术,并偏置比基波小很多,二次谐波信号的峰值与吸收谱线中心近似结合微弱信号检测的二次谐波检测技术,进一步降低了检测重合,所以普遍通过测量二次谐波信号来检测气体浓度。输出限,克服了气相色谱、电化学等传统
