基于红外气体吸收的基本原理,我们首先了解一些常见气体的吸收光谱,然后分析甲烷气体传感器(CH4)的原理。于光纤气体传感器,气体检测灵敏度是重要的考虑因素。过分析光谱吸收理论和数据模拟,确定了在一定条件下气室的吸收长度L和气体浓度C对传感器灵敏度的影响。不考虑光路干扰因素的情况下获得理想光。L恒定时,C增加,这将增加传感器的灵敏度。C恒定时,增加L,尤其是当C较高时,传感器的灵敏度更高。年来,光纤检测技术的研究非常重要[1],具有高灵敏度,快速响应,动态范围宽,无电磁干扰,耐腐蚀,体积小,长距离信号传输和实时遥测传感器头可以置于具有平均优势的恶劣环境中[2]。谱吸收气体传感器是最重要,最简单的光纤气体传感器。

利用气体的吸收光谱来检测由于气体分子的化学结构,浓度和能量分布的差异而引起的差异,因此具有选择性,辨别力和唯一确定性的特点。

体含量。[3]。烷(CH4)是矿山,工业领域和城市燃气爆炸的主要成分,甲烷光纤气体传感器的研究受到越来越多的关注。收气体的光谱检测基于特征分子振动/旋转吸收光谱或超频/复合吸收线与发光光源的发射光谱之间的光谱相干性[ 4]。文主要介绍影响近红外波段光纤甲烷气体传感器测量灵敏度的因素。谱吸收光纤气体传感器的基本原理是选择性吸收气体分子的理论,即气体分子只能吸收能量为恰好是两个能级的能量之差[5]。据甲烷气体的红外吸收光谱原理检测甲烷的体积分数变化[6]。

同的气体在不同的波长吸收不同程度的红外辐射。光源被气体吸收并减弱时,会出现红外吸收光谱。于不同的气体分子具有不同的化学结构,因此它们对应于不同的吸收光谱,并且每种气体对光谱中特定波长的光都有很强的吸收[7]。
1显示了一些近红外波段的气体。收光谱。光源发出的光通过光纤耦合器的耦合作用进入入射光纤时,光波通过测试气室与待测气体发生相互作用,出射光被耦合。
过输出光纤的耦合效应,将其连接到光电检测器进行光电转换。光源通过要测量的CH4气体时,会发生衰减。

同的气体对应于不同的吸收线。果入射光谱范围包括被测气体的吸收线,则光源发出的光的光强度穿过被测气体[8]。纤传感器的原理图如图1所示。过分析本文的数据,可以得出结论,使用红外吸收纤维检测甲烷气体传感器的气体敏感性,当不考虑光路吸收的影响因素如杂散光,光路损失和外部温度变化时,气室的吸收长度为固定,增加气体浓度将增加检测灵敏度。
气体浓度恒定时,当增加气体室的吸收路径的长度时,特别是当气体浓度高时,检测灵敏度高。而,不能盲目地增加吸收路径,恒温阀芯这也增加了气室生产过程的难度。实际生产过程中,必须考虑诸如气室长度和气体浓度之类的因素,以提高传感器的灵敏度。

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