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1 S6 b/ j5 Q8 t* K$ J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
2 a4 V/ i6 ]/ V, H- O) r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( t) ^: F, @. \1 }/ }5 L8 L. `" Y
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0 {7 z# V% O! y6 m8 |8 b" a) G
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' u3 \- k7 T3 g B
用前景。
4 B: j6 K2 n. J; v. [& e关键词:光声光谱;甲烷;气体;单片机;近红外光声光谱- f% s5 U; c! ]+ S2 m
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引言 G. Z, {) H6 k
利用光声光谱法检测气体一直是研究的热点。 光声光谱法
; t/ o9 h# A/ Y3 v- G& Z, W+ O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+ o3 v: r5 H* n* O4 n0 |% l3 t' \% n
基本原理是基于1880年,美国科学家,贝尔电话公司的创始人, R2 F& l6 f# x2 L4 F! o# f
Bell发现的光声效应。Viegeroy 第-次实 现了光声光谱技术在6 _( y0 g$ {* x9 N
气体光谱分析中的应用，接着在1943 年Luft就使用红外光谱. M0 s. s( P- {
带光源测得了微量气体的吸收谱,灵敏度达到ppm量级。20世
% }6 M" C y) a- {" ~9 ]8 d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2 l; E% J: } Y, H! n
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
$ b m# p. n8 C: Z, A, S# C# S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
0 q# G7 p; ~9 L* v( O4 G% O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,: O* o: K1 b5 s$ q# u: J6 Z
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
- L2 B0 } R* t8 h6 t& T6 p& g6 k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( F3 P) |& c6 y( e) H) V8 ]
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
5 c# B+ F/ G% ?/ {+ t" N! g, v/ Y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
, o4 s0 p8 K7 x8 Y9 V9 X: s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! M) l2 b- C* b) ~ \
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4 b7 m+ w$ X0 u3 n' i% ]
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( _/ `" m! B( F6 R/ ?
学新型材料等领域均有着越来越广泛的应用。; G3 H; H# c% N; f! H o$ J+ {
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
- N# V# T1 U+ f. h( C( [' T) O9 i光谱系统,以单片机AT89C52为核心处理器，利用甲烷分子能
/ a; V8 ]# e$ f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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