瓦斯氣體濃度的檢測在煤炭、化工、石油和其它工業(yè),尤其在礦物質(zhì)的開采中極為重要。瓦斯氣體是一種可燃、可爆性氣體,其爆炸上限為15Vol%,下限為5Vol%。 其引發(fā)的事故在礦山開采歷史上造成了極大的危害。很久以來各國科學(xué)工作者對瓦斯?jié)舛鹊臏y量作了不懈的努力,F(xiàn)已研制出的干式、濕式氣敏元件、熱電阻瓦斯傳感器、半導(dǎo)體氣敏元件等都在瓦斯?jié)舛葯z測中起到了良好的作用,大大降低了瓦斯事故發(fā)生率。
B]2m(0Y>>v "m#17J_ 近幾年來,光導(dǎo)纖維傳感技術(shù)在世界上逐漸興起。光纖傳感器具有一些常規(guī)傳感器無可比擬的優(yōu)點,如靈敏度高,響應(yīng)速度快,動態(tài)范圍大,防電磁干擾,超高絕緣,無源性,防燃防爆,適于遠距離遙測,體積小,可靈活柔性撓曲等,很適于在惡劣和危險環(huán)境中應(yīng)用,因而得到廣泛重視。光纖瓦斯傳感器的研究起步較晚,直到上世紀八十年代才有人報導(dǎo)了光纖瓦斯檢測的實驗,F(xiàn)在瓦斯檢測的方法主要有兩種,一是利用瓦斯氣體的光譜吸收檢測濃度;二是利用瓦斯?jié)舛群驼凵渎实年P(guān)系用干涉法測折射率。
!$u:[T_8 i?wEd!=w 單波長吸收比較型
35Ro85j =kzuU1s 吸收法的基本原理均是基于光譜吸收,不同的物質(zhì)具有不同特征吸收譜線。單波長吸收比較型屬吸收光譜型傳感器,根據(jù)Lambert定律:
rEHlo[7^ :o3> I=I0e-μcL
pO?v$Rjl `T\_Wje( 其中I,I0為吸收后和吸收前射線強度
Mz7qC3Z :6gRoMb] μ為吸收系數(shù)
m!5MGq~ gmqA 5W~y L為介質(zhì)厚度
aD^jlt ^'%Q>FVb c為介質(zhì)的濃度
&|-jU+r}B MgO_gFr 從上式可以看出,根據(jù)透射和人射光強之比,可以得知氣體的濃度。單波長吸收比較型的原理圖見圖1。
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