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光纤甲烷传感系统及光源驱动设计
资料介绍
近年来煤矿事故频发，在社会上引起巨大反响。在煤矿事故中伤亡最大的首推瓦斯事故，因此建立一套瓦斯在线实时监测系统是非常必要的。光纤传感有灵敏度高、响应速度快、易于布网等特性，而且光信号的安全性和无污染性使得光纤传感在检测易燃易爆气体上得到了迅速的发展。本论文主要介绍了一套光纤甲烷传感系统。
该系统是基于光谱吸收原理的甲烷浓度检测系统，系统以SLED作为探测光源，经宽带包络滤波器滤出检测波段，然后由梳状滤波器滤出与甲烷吸收峰对应的探测光和不会被甲烷吸收的参考光，用PIN探测器检测两路光强信号，对信号进行差分处理后得出检测的浓度信息。本论文中详细介绍了系统的整体架构以及各组成部分的基本参数和选择依据，并实际搭建出了系统实现了检测功能。
因为系统是以光强为信号进行检测，因此光源工作的稳定性直接影响着系统的性能。本论文还详细介绍了SLED光源驱动部分的设计，以“恒流+温控”的驱动方式使光源稳定工作。由运算放大器组成的压控恒流源，受单片机的控制可输出0-1A的恒定电流，为了光源的安全工作，同时设计了多重保护电路。温控部分采用PID算法控制，使TEC能及时有效地调整温度，保证光源工作温度的稳定。
论文最后给出了系统的测试数据，对数据进行了分析，并根据本系统的特点，给出了数据处理方法。通过实验证明了数据处理的正确性，并得出结论系统误差符合预期目标。
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