光谱吸收法测定气体中的CO2含量.pdf

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1、化工设计通讯研究与开发第42卷第10期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsResearchandDevelopment2016年10月光谱吸收法测定气体中的CO2含量122浮燕，郭力，杨士钊（1.空军勤务学院航空四站系，江苏徐州221000；2.空军勤务学院航空油料物资系，江苏徐州221000）摘要：光谱吸收式光纤气体检测技术的基本原理，采用CO2检测系统进行实验研究，建立了光强与电压幅值之间的关系曲线，对气体中的CO2浓度进行检测。结果表明，该方法对0～1%的CO2浓度具有很好的敏感性和准确性，为提高光谱吸收式检测系统的精度，拓展其

2、实际应用打下良好基础。关键词：光谱吸收法；CO2含量；检测技术中图分类号：O657.31文献标志码：A文章编号：1003–6490（2016）10–0077–02StudyonDeterminationofCO2ContentWithAbsorptionSpectroscopyFuYan，GuoLi，YangShi-zhaoAbstract：Thebasicprinciplefordeterminationofabsorptionspectrumdetectiontechnologywasintroducedinthispaper.CO2detectionsystemwasu

3、sedtoexperimentalresearch.CO2contentwasmeasuredbytherelationcurvebetweenlightintensityandvoltageamplitude.TheresultsshowedthatdetectionsystemofCO2contentwasappliedintherangeof0%～1%.Itlaidagoodfoundationforthepracticalapplicationandimprovingtheopticalabsorptionspectrumofthegasdetectionsystem

4、accuracy.Keywords：spectrumabsorption；CO2detection；detectiontechnology1前言弦型波，其电压幅值Vpp与光强I成正比。实际测量中通过配气、光纤气体传感器具有灵敏度高、动态范围大、精度高、本标定的方法得到灵敏度K。质安全等特点，还具有体积小、易于复合及远程测量等优点，红外探测器近年来光纤气体传感器检测技术越来越受到国内外关注，已红外光源经广泛应用于环境污染检测，也可对矿井中危险气体、工业[1-3]防燃防爆区等高危环境进行气体监测。该技术不仅可以解NCO22决一些特定环境中的危险气体的长期安全监测的技术难题，对于环

5、境保护、国防（如防生化武器）以及水下作业的有害图1CO2检测系统[4，5]气体的探测等也都具有实际的应用价值。本文介绍了基于光谱吸收法光纤气体传感器的CO2浓度检测技术，当光通过气体后，CO2吸收谱线处光强就会发生衰设Vpp0为CO2浓度为零时的输出电压幅值，Vpp为在被测减，进而影响检测系统中电压变化，通过建立CO2浓度与电气体环境中的输出电压幅值。由于光强与电压幅值成正比。压变化之间的关系曲线，进而精确测定气体中的CO2含量。2实验方法2.1实验原理将上述公式合并，可得到CO2浓度C为：光谱吸收式光纤传感技术具有测量灵敏度高，气体鉴别能力好，响应速度快，耐高温及潮湿能力强

6、，气体传感探头（气体吸收盒）简单可靠，以及易于形成网络等优点，是目前最有前途的一种气体传感技术[6，7]。其主要原理是当光通过气3结果分析体后，在其吸收谱线处光强就会发生衰减，根据Lambert-Beer对CO2检测系统进行重复性测试，分别测试CO2浓度为定律输出光强度I，输入光强度I和气体浓度的关系为[8]：0、5%时的输出电压幅值。实验过程中首先充N2足够长时间，0用示波器观测电压幅值，重复做10次。充5%CO2足够长时其中a为摩尔分子吸收系数，C代表气体浓度，L为传感间，用示波器观测电压幅值，重复做10次。这两种气体均直长度，通过化简可得CO2浓度。接从气罐输出，相对用

7、流量计配出的气体，浓度更确定、稳定，实验测试数据如表1所示。CO2浓度：表1CO2检测系统重复性实验结果通过实验验证，CO2在4.2μm处吸收系数较大，因而选择4.2CO2浓度/%电压值/mVμm这一吸收波段的光强衰减作为空气CO2浓度测定的依据。05885945975975945975976005976002.2实验装置5281281281278283281284283281281CO2检测系统以气瓶、流量计、螺线管组成配气系统，流分别对表1中不同CO2浓度下的实验数据的相对标准偏差量计控制CO2及N