基于激光气体检测技术的甲烷传感器设计

李忠奎; 李起伟; 黄增波

基于激光气体检测技术的甲烷传感器设计

李忠奎^1,2,3,
李起伟^1,2,3,
黄增波^1,2,3

1. 煤炭科学技术研究院有限公司, 北京 100013;
2. 煤矿应急避险技术装备工程研究中心, 北京 100013;
3. 北京市煤矿安全工程技术研究中心, 北京 100013

基金项目:

煤炭科学技术研究院有限公司技术创新基金Ⅰ类项目(2023CX-I-09)

详细信息

作者简介:
李忠奎(1981-),河北沧县人,研究员,硕士,研究方向为煤矿安全技术及装备,E-mail:lizhongkui@ccrise.cn

中图分类号: TD712
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出版历程
- 收稿日期: 2024-01-24

Design of methane sensor based on laser gas detection technology

LI Zhongkui^1,2,3,
LI Qiwei^1,2,3,
HUANG Zengbo^1,2,3

1. China Coal Research Institute, Beijing 100013, China;
2. Engineering Research Center of Coal Mines Emergency Technology Equipment, Beijing 100013, China;
3. Beijing Mine Safety Engineering Technology Research Center, Beijing 100013, China

摘要

摘要: 目前激光甲烷传感器在检测精度、工作稳定性、响应时间和功耗方面还有一定的提升空间。设计了基于激光气体检测技术的甲烷传感器。甲烷传感器采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)实现甲烷气体检测，选用DFB激光器作为甲烷传感器的光源。采用限幅滤波和二阶数字滤波相结合的软件数字滤波方法，在软件滤波和硬件滤波双重保障下，显著提高测量数据的准确性。通过温度补偿和压力补偿得到甲烷浓度的最终值。误差测试结果表明，传感器测试值与标气之间呈现很好的线性关系，表征传感器具有较高的测试准确度。功耗测试结果表明，最大供电距离可达6 km。响应时间测试结果表明，甲烷传感器响应时间小于15 s。
- 甲烷传感器 /
- TDLAS /
- 激光器驱动电路 /
- 误差补偿

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参考文献(21)

[1]	王尧, 张峰.激光甲烷传感器在煤矿井下的应用探索[J].机械管理开发, 2020, 35(1):168-169, 190.
[2]	韩锦涛.激光甲烷传感器在瓦斯抽放管道在线监测的实践应用[J].内蒙古石油化工, 2023, 49(8):6-8, 25.
[3]	王金成, 梁运涛, 田富超.TDLAS气体检测技术研究现状及其在煤矿中的应用[J].煤矿安全, 2022, 53(11):98-102.
[4]	田茂林.矿用激光甲烷传感器的设计及应用研究[J].内蒙古石油化工, 2022, 48(4):20-22.
[5]	AQ 6211-2008煤矿用非色散红外甲烷传感器[S].
[6]	曹榕, 康信文, 傅鸣, 等.基于TDLAS技术气体浓度测量的快速拟合方法[J].传感技术学报, 2020, 33(2):232-237.
[7]	马京.无线激光甲烷传感器的设计研究[J].煤矿现代化, 2020(4):108-110.
[8]	成程.激光甲烷气体传感器的设计与实验研究[J].山西化工, 2022, 42(7):83-84.
[9]	常映辉.甲烷传感器的应用改进研究[J].江西化工, 2022, 38(4):19-21.
[10]	吕国辉, 郭新宇, 段华先, 等.温度调谐DFB激光器的嵌入式控制系统[J].黑龙江大学工程学报, 2019, 10(1):53-58.
[11]	庞涛, 孙鹏帅, 张志荣, 等.宽温紧凑型全量程激光甲烷传感探头设计[J].光子学报, 2020, 49(10):138-147.
[12]	孟峰, 张磊, 赵子未, 等.基于物联网的智能传感器技术及其应用[J].工矿自动化, 2021, 47(增刊1):48-50.
[13]	梁龙, 向艳芳, 曹凤金, 等.矿用激光甲烷仪表动态性能测试装置研制[J].矿业研究与开发, 2022, 42(7):180-183.
[14]	郭清华.激光器温度控制电路软启动算法研究[J].现代科学仪器, 2023, 40(4):23-29.
[15]	邹翔, 殷松峰, 程跃, 等.基于ISSA-BP神经网络的激光甲烷传感器温度补偿研究[J].光子学报, 2023, 52(8):105-116.
[16]	向艳芳, 梁龙, 何巍.煤矿井下遥感式激光甲烷检测仪温度影响试验研究[J].矿业研究与开发, 2023, 43(2):189-193.
[17]	梁承权, 吕德深, 朱浩亮, 等.基于TDLAS技术与小波变换去噪算法的甲烷浓度检测[J].红外技术, 2023, 45(2):209-216.
[18]	潘晓博.基于LoRa的低功耗瓦斯浓度分布式监测系统设计[J].工矿自动化, 2021, 47(6):103-108.
[19]	王海波.低功耗甲烷传感器研究进展[J].工矿自动化, 2021, 47(5):16-23.
[20]	王小松.矿用激光甲烷传感器工作稳定性加速试验[J].工矿自动化, 2019, 45(12):45-49.
[21]	李亚运, 王祥, 操凯, 等.甲烷探测器高低温环境适应性实验研究[J].现代制造技术与装备, 2023, 59(8):108-110.

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基于激光气体检测技术的甲烷传感器设计

作者简介: 李忠奎(1981-),河北沧县人,研究员,硕士,研究方向为煤矿安全技术及装备,E-mail:lizhongkui@ccrise.cn

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李忠奎(1981-),河北沧县人,研究员,硕士,研究方向为煤矿安全技术及装备,E-mail:lizhongkui@ccrise.cn