光程可调吸收气室气体传感器研究

光程可调吸收气室可满足光纤气体传感器不同探测灵敏度和量程的需求。介绍了吸收气室的基本结构,并利用Trace Pro软件对气室进行了光学仿真设计和分析,确定了多次反射池的光学参数。对气室的结构、防腐工艺、密封工艺及光程可调节进行了研究。通过调试和实验测量,结果表明：气室光程可在0.8~30 m范围调节,完全可应用于低浓度气体（对应长光程气室）和高浓度气体（对应短光程气室）的检测。

便携式非分光红外SF_6气体检测方法研究

为了满足电力系统中对SF_6气体精确测量的需求,基于非分光红外差分检测原理,设计了一种便携式的SF_6气体传感器。系统采用单光束双波长结构,对直射式和梯形反射式气室进行光学仿真,最终确定了气室类型,提高了系统的紧凑性和灵敏度。在电路方面设计了一种小信号放大滤波电路,有效地将有用信号从噪声中提取出来;传感器采用高精度高性能模数转换器将模拟电信号转换为数字信号送入单片机处理,大大提高了检测精度。实验结果表明,该传感器能够准确检测体积分数为0~2×10-3范围内的SF_6气体,满量程精度可达4.2%。

具有温度补偿的非分光红外CO_(2)传感器设计

近年来,温室效应愈发明显,环境二氧化碳(CO_(2))浓度增加带来的副作用严重影响了人们的生产生活。目前,商业化的CO_(2)传感器体积较大,便携化、高精度、模块化等方面不尽人意,设计了一种基于热释电的非分光红外法(NDIR) CO_(2)浓度测量系统,主要分为气室结构设计、信号电路设计、软件控制设计与数据处理四个部分。气室结构设计方面采用单通道结构设计,并对气室进行了光学仿真,最终确定了气室的尺寸,有效提高了系统的测量精度。信号电路设计方面设计了一种基于差分方式的小信号放大电路,将有效信号从噪声中提取并放大,提高分辨率。软件控制设计方面应用数字滤波算法,滤除干扰与杂波,提取数据中的有效值,提高信噪比。数据处理方面,搭建CO_(2)气体测试平台,通过温湿度与峰峰值补偿公式补偿温度对峰峰值产生的影响,再使用25℃下曲线拟合法计算气体浓度值,最终通过串口输出。经过测试,该系统测量范围为5%,相对误差值在1500 ppm以内,能够满足防火报警、矿下监测等场合的安全测试需求。

红外多气体传感器设计

针对甲烷、二氧化碳和一氧化碳三种气体的同时检测,设计出一种红外多气体传感器。该传感器将探测器和红外光源集成在光学气室内。在对气室进行设计时,首先确定气室高度为25 mm,随后通过计算和软件仿真分析确定气室的半径为10 mm。设计完成外围电路并对传感器进行测试,结果显示：对甲烷、一氧化碳和二氧化碳的检测范围可达到（0~40 000）×10-6。