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9 X; E# E9 X2 d9 a" m2 t! L! T9 x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4 v# n$ }* ~0 K* S& e) s
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
. y$ W# M) w6 `9 s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$ @. |! ]. g( }; z. ~# g* `: R9 _6 _
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2 F: ]% k* o+ x* S* u
用前景。+ _% j( T" y+ b( \4 `2 ^6 @
关键词:光声光谱;甲烷;气体;单片机;近红外光声光谱 W% X9 S# p4 M9 A: d
1 B) N4 X. h+ n引言
/ |" i# y+ S. c7 Q利用光声光谱法检测气体一直是研究的热点。 光声光谱法
: Q( q: J7 W4 q9 `, ~, 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
2 T- ~, [* A* D$ l& b, N9 _. ]基本原理是基于1880年,美国科学家,贝尔电话公司的创始人6 \6 k/ k/ Y6 Q# b
Bell发现的光声效应。Viegeroy 第-次实 现了光声光谱技术在
/ v W* b c5 Q气体光谱分析中的应用，接着在1943 年Luft就使用红外光谱/ n7 s; `+ @9 S
带光源测得了微量气体的吸收谱,灵敏度达到ppm量级。20世
8 n4 i- b0 R% b1 N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' G/ [1 s) u. j* k8 A ` ~2 }
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- m2 x5 z- }) g* z. A6 k& P% m" b
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2 ~" G! w) x# K8 f' J1 J9 B. t& h" K
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,' K% s! Y g% c
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
' w- l+ U" ]% m; J& ~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( K9 j/ o3 P; |' @0 w
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0 y4 ^2 L8 A+ ]- H$ g( K) {; A7 A
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! [+ K0 E. s4 {
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
" S: v& f) f$ ^% ]7 I( |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 ~/ S! v( ] }2 U8 z
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( r5 z4 e9 N6 L* q+ M. a
学新型材料等领域均有着越来越广泛的应用。& ~/ r- w) t% v* f3 ]
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
4 C5 J; U! F' M- [- D& [/ {光谱系统,以单片机AT89C52为核心处理器，利用甲烷分子能
5 n# {, G( H8 Z1 t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, {2 l1 G h7 \2 U( _
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发表于 2020-5-8 11:23
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