单片机控制的光声光谱气体检测系统的设计

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摘要：根据HITRAN数据库中甲烷分子近红外吸收谱线，选用波长165lnm二极管激光器作为光源．研制了一种新型近红外
光声光谱甲烷气体浓度检测系统。以单片机AT89C52为核心处理器，融合了模／数转换电路、通信电路显示电路、看门狗监
控电路等组合技术，可进行声、光报警．具有通信功能。实验表明，该系统的稳定性和灵敏性都大大提高，实现了对甲烷浓度
的检测和显示，检测的灵敏度为1460 ppm／m。在煤矿瓦斯监测、大气环保监测、天然气泄漏监测等方面都具有广泛的应
1 O& [3 ?- @3 T. R; A# D! e  c7 S用前景。
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$ E8 B6 u' F7 ^# T关键词：光声光谱；甲烷；气体；单片机；近红外光声光谱
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$ ?" f3 p3 i; O7 ]4 P+ P引言
利用光声光谱法检测气体一直是研究的热点。光声光谱法是一种新的简单、灵敏而又不破坏样品的分析测试手段。它的
基本原理是基于1880年．美国科学家．贝尔电话公司的创始人Bell发现的光声效应。Viegeroy第一次实现了光声光谱技术在
气体光谱分析中的应用，接着在1943年Lufl就使用红外光谱带光源测得了微量气体的吸收谱，灵敏度达到ppm量级。20世
% m; Y9 _  ]8 E' ?9 ~7 q4 [& }纪70年代声随着弱信号检测技术的不断积累和发展。高灵敏度微音器和压电陶瓷的出现。以及各种激光器的相继问世．光声技
术得到广泛的重视．尤其在微量气体检测方面．光声技术获得了广泛的研究和发展。近几年人们注意到在天然气煤气管道泄漏，
7 c$ g1 C3 {' O8 [' u6 j6 u大气环境，燃烧过程控制、食品工业、呼吸诊断以及故障预警等领域对甲烷浓度监测的重要性。尤其在煤炭矿井中，甲烷是瓦
斯气体的主要成分。由于瓦斯气体是一种可燃、可爆性气体，严重威胁到煤矿作业人员的生命安全，影响矿井的正常生产，是煤
; L( ^0 m4 g5 ~4 N矿中重大自然灾害的根源之一。因此，对甲烷浓度的相关信息检测在化工生产、石油运输等其它工业．尤其在煤炭开采中极
' t2 S; F1 T) y1 d4 |为重要，乃至现在的新技术革命带头学科如生物科学、微电子学、新型材料等领域均有着越来越广泛的应用。
% m! f' ~" F, T4 z  A本文研究的是基于单片机控制的监测甲烷气
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光声光谱法检测气体一直是研究的热点

phonse

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