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天然气是当今世界上最重要的能源之一。预防事故发生是天然气开采、处理和传输过程中的一项重要内容,对易燃易爆气体的实时监测和报警是保证安全生产的重要手段。
基于光纤传输的可调谐二极管激光气体监测技术具有灵敏度高、抗干扰能力强、响应速度快、系统构成灵活以及在线多组分测量等特点,在易燃易爆区域气体监测领域中具有独特的技术优势。论文针对易燃易爆区域激光气体监测系统中的若干关键技术问题展开了深入的研究,主要内容包括:
(1)提出了在易燃易爆区域对CH4和H2S气体浓度进行在线监测的方案,分析研究了微弱光电信号远距离传输问题,设计实现了具有本安防爆功能的远距离传输系统,解决了微弱信号远距离传输的难题。
(2)在开放光路监测系统中,研究了湍流对接收光信号的干扰问题,利用快速扫描激光波长与噪声对消技术相结合的方法,设计实现了相应激光扫描和信号检测电路,有效地降低了湍流对测量的影响。
(3)针对外界环境温度变化、激光器老化以及噪声干扰等因素造成的激光器输出波长飘移问题,提出了基于参考池吸收信号波长误差的波长自适应调节方法,设计了激光器波长控制电路,实现了激光器输出波长的稳定控制,提高了系统灵敏度和测量精度。
在天然气脱硫装置、隧道天然气传输、天然气净化站场等场合进行了监测实验,对测量数据进行了分析处理。结果表明,设计实现的传感器系统能够满足监测、测量应用要求,具有本安防爆功能、传输距离远、抗干扰能力强、工作稳定性好和测量灵敏度高等优点。