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
: D3 _, S7 P) G( J* d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
' y, [; y4 E! \7 }2 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
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
. ^5 z  y6 a; J  ^4 ?1 M用前景。
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关键词：光声光谱；甲烷；气体；单片机；近红外光声光谱


引言
& q9 @% Q1 `: t, S( x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
* s- W, s8 Y7 u  ?2 e( g1 ~: a* U6 s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，
! A2 r" G2 [$ y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
: l! J  a" j3 e; ?) ~1 c+ S1 R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
) d5 C" |2 X) i& B9 a8 a) ^) B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
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。
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

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