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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1651nm二极管激光器作为光源,研制了一种新型近红外
' f* s) ?8 m$ c: }: ]- n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1数转换电路、通信电路显示电路、看门狗监5 L/ ]$ A; P; v# t0 v
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% p0 c$ K& n3 R! F
的检测和显示,检测的灵敏度为1460ppm/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0 ~) ^5 P; p$ `9 Q6 X
用前景。
, |& @7 {* ^2 b& Y* Z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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引言, k& T7 ?) f) b7 G) r" u
利用光声光谱法检测气体一直是研究的热点。 光声光谱法
' p0 g& L& i5 p( t+ y' A7 s/ H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
0 g2 T/ @7 b( u) W; a/ x5 ?基本原理是基于1880年,美国科学家,贝尔电话公司的创始人
U$ |3 u+ J. f' F7 u: }& RBell发现的光声效应。Viegeroy 第-次实 现了光声光谱技术在; b8 L6 t# X0 P* `7 o& ?& ?* D
气体光谱分析中的应用，接着在1943 年Luft就使用红外光谱
* y6 D& {- F9 q" l, f. F带光源测得了微量气体的吸收谱,灵敏度达到ppm量级。20世
# N2 u' @0 }' p6 G) E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8 }: _2 Z& L: n2 U& s/ M
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$ e5 b7 h3 V; ~) L; L" [/ W
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
3 D( X0 ?! V2 p% }- s. C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,
8 e6 q, ?! h; S3 S9 l& {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
$ h' v4 a" D! a3 z# j5 _2 i( b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
, N {. {. K( h3 X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& g/ O. J% O: }2 ?9 d" V
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
# g; j, B7 D# h/ @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' J& ~7 D2 M9 \4 a2 F9 k4 t
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
1 L3 n" i6 H( v \' h9 K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
- e) Y" m% C0 O, D' ]4 C4 J& |1 s学新型材料等领域均有着越来越广泛的应用。0 t9 g$ F. ]$ q( V8 H
本文研究的是基于单片机控制的监测甲烷气体浓度的光声
7 m6 H8 @/ T+ c光谱系统,以单片机AT89C52为核心处理器，利用甲烷分子能
1 h3 y" q+ W% N5 D9 Y吸收特定波长的红外线来测定甲烷浓度。该系统可实现在线,
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发表于 2020-5-8 11:23
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