红外气体检测技术在化工安全生产中的运用探析

化工行业属于高危行业,安全生产对于化工企业来说尤为重要。红外气体检测技术在化工安全生产领域也发挥出重要的作用,因为它的优势较多,不仅反应迅速,灵敏性好,而且不易受其它气体影响,精准性高。通过论述此项技术的基本原理,探讨其在化工安全生产领域的主要应用,以供参考。

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。

SLXL-3型红外气体检测录井仪

为适应简易录井需求,尤其适合开发井低成本录井服务需要,胜利油田地质录井公司研制了SLXL-3型红外气体检测录井仪。录井仪的数据采集模块采用485总线方式,以简化系统结构,减小安装强度；气体检测模块放弃了传统的FID检测方式,选用了基于红外原理的气体检测,检测的参数包括轻烃、重烃和全烃。整个仪器实现了数据采集小型化和气体检测的筒约化。现场实验证明该仪器完全适合于快速搬迁的开发井录井作业。

用于近红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源设计

以TMS320LF28335数字信号处理芯片为核心控制器,开发出用于近红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源。在硬件电路设计方面,采用双重电压反馈控制方案,实现微小电流误差和高稳定电流输出。同时具有慢启动、过流保护和静电保护功能。在软件设计方面,引入数字PID控制算法,进一步消除了驱动电流误差。实验采用激射波长为1.742μm的DFB激光器作为被驱动对象,DFB激光器驱动电源输出线性度优于99.97%,长期稳定度为4×10^(-5),具有很强的实用价值。

用于红外气体检测的多通池温度、压强控制系统研制

为了实现CO2气体同位素的高性能检测,研制了高精度、高稳定性的多通池温度、压强控制系统。采用柔性PCB作为加热片包覆圆柱形多通池。考虑到温度控制系统的加热速率,外层包覆保温棉作为隔热装置,使得整个温度控制系统能实现快速加热,且能够保持温度的长时间稳定。采用铂电阻PT1000温度传感器对多通池温度进行精确采集,主控制器通过PWM信号,调控柔性PCB加热膜的发热功率,从而实现温度的闭环控制。压强控制系统方面,采用压强传感器连接于多通池前、后端,检测多通池内部气压,主控制器通过PWM信号,调控多通池前、后端比例阀导通状态,从而实现压强的闭环控制。结果表明,温度控制范围为18.48~42℃,温度控制精度为±0.08℃。多通池压强为60 Torr(1 Torr≈133.322 Pa)时,控制精度为±0.04 Torr。该系统为红外CO2气体同位素的高性能检测提供可靠保障。

具有开放气室的实时红外气体检测系统

介绍了一种具有开放气室的实时红外气体检测系统。系统由Silicon Lab C8051F060单片机控制,选用MEMS红外光源和光电二极管红外探测器,依据相关检波基本原理设计了信号调理电路。对乙醇和甲烷气体的测量实验表明:在16 Hz的光源调制频率下,系统具有较高的灵敏度和信噪比。

用于红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源

为了满足红外气体检测对高性能激光器驱动电源的要求,文中采用PID控制算法,设计并研制了一款高稳定的DFB激光器驱动电源。其硬件主要包括信号产生模块、压控恒流源模块、电路保护模块,具备输出电流保护功能。信号产生模块主要通过DDS产生正弦波,再通过比较器产生方波,同时采用DA转换技术实现直流波、三角波、锯齿波的输出。控制方案上采用PID算法,通过深度负反馈控制,实现高稳定电流输出。利用此驱动电源对中心波长为1 563.09 nm的DFB激光器进行驱动实验。结果表明,所研制的驱动电源具有输出波形类型、幅度和频率三者数控可调的功能,电流幅度范围为0~1 A;正弦、方波频率范围为1 Hz^1 MHz,三角、锯齿、直流波频率范围为1 Hz^100 Hz,频率分辨率为1 Hz;输出电流线性度为99.93%,长时间输出电流稳定度为0.019 7%。

基于W77E058单片机的红外气体检测系统设计

本文采用高性能Turbo-51系列单片机W77EO58,实现了一种基于单片机的红外气体检测系统,具有较高的实用价值。该系统由W77EO58单片机,A/D转换芯片MAX197,TPS4339红外探测器,IR55红外调制光源组成,采用单片机C语言进行采集系统的嵌入程序编写。系统实现了对轻烃、重烃、CO2信号的高速高精度采集。

试析红外气体检测技术在化工企业安全生产中的应用

为了进一步提升化工企业生产安全管理的水平,要积极利用新型技术体系,建立完整的技术监管机制,确保能夯实化工管理工作整体流程,从而维护企业运营管理工作的实际水平。文章分析了红外气体检测技术的原理,并对化工企业安全生产中应用红外气体检测技术的具体路径展开了讨论,仅供参考。

红外气体检测原理在CO检测系统的应用

为解决传统一氧化碳气体检测系统精度低、量程小且零点偏移大的问题,在对红外气体检测原理与技术分析的基础上,确定了一氧化碳气体浓度检测的最佳光谱带;基于上述原理设计了基于连续式量子级联激光器的CO气体检测系统和基于脉冲式量子级联激光器的CO气体检测系统,并对两种一氧化碳检测系统的性能进行对比。

化工安全生产中红外气体检测技术运用研究

为解决传统检测手段精度不足的问题,提高化工企业安全生产水平。本文将基于问题导向法,以严抓化工企业安全生产第一要务,立足红外气体检测技术工作原理,分析红外气体检测技术在一氧化碳运输、天然气输送储运以及信号传输等环节的应用。研究表明,虽然处于高浓度甲烷干扰气体的条件下,硫化氢浓度最低探测值可达,在维护化工安全生产运营方面有促进作用,以望借鉴与参考。

基于红外光谱技术的混合气体检测系统概述

为了给从事红外混合气体检测领域的研究人员提供一定的借鉴与参考,针对红外混合气体检测系统中的光学复用结构以及检测方法进行了详细评述。目前,以量子级联激光器(QCL)、带间级联激光器(ICL)为代表的相干光源已逐渐取代热辐射红外光源、红外发光二极管(LED)等传统非相干光源,成为红外混合气体检测中的主流光源。相应地,具有超高探测度和极短响应时间的红外光探测器也逐渐超越以往的红外热探测器,占据红外探测器领域的主导地位。基于"复用思想"的光学复用结构则是红外混合气体检测系统的核心,主要包括单光源复用检测结构和多光源复用检测结构。其中,单光源复用检测结构以其体积小、集成度高等优点成为构建便携式混合气体检测系统的重要选择;而多光源复用检测结构是时分复用、频分复用、波分复用等思想的具体化,并凭借其较宽的光谱覆盖范围、较高的光谱分辨率等优势成为当前混合气体检测系统中的主导结构。应用于红外混合气体检测的检测方法主要有非分光红外(NDIR)光谱技术、波长/频率调制光谱技术、腔增强光谱技术以及光声光谱技术等。研究人员可通过对红外混合气体检测系统各组成部分充分了解后,设计出实用的红外混合气体检测系统,对工农业生产、环境监测、生命科学等诸多领域都具有重要意义。

红外甲烷气体浓度检测系统设计

为了精确测量甲烷气体的体积浓度，采用平行红外光源IRL715EN-PR设计了红外甲烷气体检测系统。整个检测系统由硬件电路和软件系统组戍。在软件程序设计上设计了一种关于信号处理的新算法，同时设计了中断喂狗程序，大大延长了看门狗定时复位时间。利用Matlab对数据进行了拟合，得到了系统的浓度和电压的函数关系。实验表明，在体积浓度在O％～4％范围内，系统最大相对误差小于1％。

单光源单光路单气室的气体红外检测系统

针对气体红外检测效率不够高和扩展性能较差的问题,笔者提出了采用单气室结构及应用微机来进行气体的检测分析方法。讨论了气体对红外线的吸收特性和用同步累加来实现弱信号提取,并设计了一个气体红外检测系统结构。

气体红外吸收特性受压强与温度的影响分析

气体的红外吸收特性是利用红外光学方法对气体进行定性定量分析的重要依据。吸收谱线的峰值吸收系数与全线宽是描述气体红外吸收特性的两个重要参量,参考HITRAN2004数据库,以乙炔在近红外的一段红外光谱为研究对象,对压强与温度对峰值吸收系数与全线宽的影响规律进行了研究,结果表明:当压强大于0.1 MPa时,峰值吸收系数与全线宽随压强的升高而增大,但后者的增长率较前者更大;而当温度在200～400 K范围时,乙炔在6 565～6 595 cm-1范围内的吸收谱线的峰值吸收系数与全线宽随温度的升高而降低,且温度对峰值吸收系数的影响要强于对全线宽的影响。分析结果对于气体的红外光学检测具有重要的工程应用价值。

红外检测瓦斯传感器的设计与实现

给出了一种基于非分散红外检测技术的瓦斯传感器设计方案与实现方法。该传感器具有自动抑制零漂、实时甲烷浓度检测、显示、超限报警、数据输出、参数调整等功能。红外气体检测使得信号基本上不受外界干扰,且不会产生传感头催化剂中毒现象,具有较高的可靠性和稳定性,特别适合于煤矿等恶劣工业环境现场。

基于谐波分析的NDIR气体检测系统

针对传统非分光红外（NDIR）气体检测系统智能化程度低和信号分析能力差的问题,采用虚拟仪器技术构建基于快速傅里叶变换谐波分析的新型红外气体检测系统.系统以单板机PCM3353为核心,选用MEMS电调制光源和热释电红外探测器,采用单板机扩展采集卡PM518进行探测器信号采集,在LabVIEW环境中对探测器信号进行滤波降噪和频域分析.SO2气体检测试验表明：相对于传统的数据处理方法,系统信噪比提高了3～5倍,气体检测下限降低为原来的1/4.

用于TDLAS气体检测的FPGA数控波形驱动系统研制

采用EP4CE15E22C8N为核心,设计了一款应用于TDLAS气体检测系统的数控波形驱动系统。FPGA通过串口通信,根据上位机发送的驱动信号要求,产生锯齿波扫描信号和正弦波调制信号的波形数字量,控制AD9767转换出相应的波形信号。扫描信号和调制信号叠加后的信号作为压控恒流源电路的输入,从而获得有效的驱动信号。系统驱动波形信号正弦波频率1 kHz^100 kHz,幅值0~5 V;锯齿波频率1Hz^1 k Hz,幅值0-5 V均可数字化设定,压控恒流源输出电流与输入电压之间成线性关系,可应用于驱动TDLAS气体检测系统的半导体激光器。

基于红外TDLAS技术的高精度CO_(2)同位素检测系统的研制

对天然气分布监测,高精度地检测CO_(2)同位素是非常重要的。采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,通过^(13)CO_(2)/^(12)CO_(2)在4.3μm处的吸收谱线,实现高精度CO_(2)同位素检测。该检测系统由工作在连续波模式下的中红外间带级联激光器(ICL)、长光程多通池(MPGC)和中红外碲镉汞(MCT)探测器组成。针对^(13)CO_(2)和^(12)CO_(2)两条吸收谱线强度受温度影响的问题,研制了MPGC高精度温度控制系统。实验中,配置5种不同浓度的CO_(2)气体对检测系统进行标定,响应线性度可达0.999 6。结果表明,当积分时间为92 s时,同位素检测精度低至0.013 9‰,具备实际应用价值。

基于ADuC842的制冷剂气体检测仪设计

为了保护环境和节约成本,需要对汽车空调中的R134a制冷剂再回收,但在回收之前要鉴别R134a气体的浓度是否达到回收标准。本文基于红外气体检测技术的原理,得出制冷剂浓度鉴别算法,设计了基于ADuC842的制冷剂气体检测仪。主要从硬件和软件两方面对制冷剂气体检测仪的实现进行了阐述。硬件层主要包括了ADuC842核心模块、光源驱动模块、传感器检测模块、信号调理模块、液晶显示模块、串口通信模块、按键模块。软件层以uC/OSⅡ作为实时操作系统,在实时操作系统上建立了初始化任务、采样鉴别任务、看门狗任务、液晶显示任务。