基于气体特征吸收谱线的电缆光纤光栅温度监测系统

基于电力电缆温度在线监测的需求,设计了一种精度高、稳定性好的光纤光栅温度传感器,光栅的波长漂移与温度成线性关系,结合F-P可调滤波器和LabVIEW软件平台搭建光纤光栅温度在线监测系统,系统采用C2H2气体吸收谱作为F-P可调滤波器的实时校正波长,温度传感器的波长解调不受外界温度和压力等环境的影响,通过插值拟合算法实现光纤光栅中心波长的高精度解调,精度可达±5 pm,即测量温度精度为±0.2℃。

基于红外光谱吸收型光纤气体传感器的煤矿瓦斯监测监控系统初探

本文依据公司多年以来的煤矿监测监控系统使用、升级改造、维护过程以及应用情况,提出了一种基于红外光谱吸收型光纤气体传感器的煤矿瓦斯监测监控系统的模型,并对这种监测监控网络模型的优势及推广价值进行了初步探讨。

红外气体检测技术在天然气安全生产中的应用

红外气体检测技术具有极高的准确性和灵敏度,同时具有动态测量范围大、响应时间快、不易受其他气体干扰等优点。因此使用高精度、高灵敏度、稳定耐用的在线或远程红外气体检测仪,对保证天然气安全生产具有重要意义。为此,针对现行检测方法存在精度不足等问题,采用红外气体传感技术结合可调谐激光光谱与波长调制技术,对天然气管道传输中的甲烷气体泄漏进行远距离检测,提高了测量精度;采用谱线分析法实时监测含硫天然气井喷或泄漏,在空气中水蒸气和甲烷气体的干扰下,根据谱线交叠情况建立起二元一次方程组,能够在不同浓度甲烷气体干扰下同时计算出甲烷和硫化氢的浓度,在71.4 mg/m3的甲烷干扰气体存在时,可以获得的最低可探测硫化氢浓度为15.2 mg/m3,达到了安全生产的要求。研究结果证明,红外气体检测技术在天然气安全生产中有着广泛的应用前景。

梦之线光栅单色器温度起伏对能量漂移的影响

为了确保光栅单色器温度起伏引起的能量漂移不影响光束线的表观能量分辨率,建立了单色器高精度的恒温环境。结合上海光源梦之线设计,根据光栅衍射方程推导出单色器温差与能量漂移之间的关系;据此设计了沿光束方向温度起伏较小的单色器恒温环境,测试了温度控制系统不同条件下的长期温度稳定性,并通过长时间多次测量氮气K边吸收谱的方法,得到了相应的能量漂移。结果显示:温度控制系统未启动的情况下,棚屋内最大温度变化约为0.62K,测得的能量漂移约为49 meV;温度控制系统使用独立冷水机时,最大温度变化约为0.20 K,相应的能量漂移约为17meV。实验表明,建立的单色器恒温环境满足设计要求,使得单色器温差引起的能量漂移对梦之线表观能量分辨率的影响得到有效控制。

基于复合波长参考的温度稳定光纤光栅传感解调研究

为实现温度稳定的光纤光栅传感解调,提出了综合使用法布里-珀罗（F-P）标准具和乙炔气室进行实时复合波长参考的校正方法。分析了F-P标准具透射光谱和乙炔气室吸收光谱的温度漂移特性。建立实验系统,测试了F-P标准具透射光谱的温度漂移特性,实验显示F-P标准具谱线平均温度灵敏度为1.16 pm/℃,谱线温度重复性误差可达13.0 pm。进行了基于F-P标准具单独参考和基于复合波长参考的解调温度稳定性实验,实验结果表明0℃~55℃的高低温循环,基于F-P标准具单独参考的解调值变化范围为±32.7 pm,标准差为20.7 pm,基于复合波长参考的解调值变化范围为±1.2 pm,标准差为0.39 pm,解调值变化范围温度稳定性提高了27倍。

高速高分辨率光纤布拉格光栅传感系统的解调技术

提出使用基于半导体光放大器(SOA)的环形激光器与可调谐光纤型法布里-珀罗(F-P)滤波器作为扫描光源的光纤布拉格光栅(FBG)解调方案,综合使用梳状滤波器与乙炔气体的吸收谱进行谱线标定,采用数字信号处理算法进行时域滤波与3dB功率寻峰算法。实验证明,该解调方案可以同时实现对超过1000个温度FBG,或240个应变传感光栅进行解调,解调频率达到1000Hz,波长分辨率达到0.5pm,温度检测精度达到0.05℃,应变检测精度达到0.6με。