研究目的
开发一种用于机载灭火系统中Halon 1301浓度原位测量的开放光路非分散红外(NDIR)传感器,该传感器采用新型腔式吸收??橐允迪指斓南煊λ俣群透舸盏慕峁梗⒀芯课露炔钩ニ惴ㄒ蕴岣?5°C至105°C温度范围内的测量精度。
研究成果
与以往设计相比,这款采用腔式吸收??榭⒌目殴饴贩欠稚⒑焱獯衅魇迪至烁斓南煊λ俣群透舸盏慕峁?。温度补偿算法有效将25°C至105°C范围内的测量误差降低,在较高温度下改善效果尤为显著。未来工作应解决低温效应、压力影响问题,并探索使用量子级联激光器以提升性能。
研究不足
未研究喷射过程中液化剂气化导致的低温影响。压力对红外吸收光谱的影响仍未解决。补偿算法仅针对特定温度范围进行了验证,可能无法考虑湿度和压力变化等其他环境因素。
1:实验设计与方法选择:
本研究基于红外吸收原理设计NDIR传感器,采用腔式开放光路吸收??橐员苊獠裳映伲⒂τ梦露炔钩ニ惴ǎㄐ甭?偏置法)校正温度影响。
2:样本选择与数据来源:
使用浓度为0%至25%的Halon 1301标准气体(以氮气为平衡气)。实验温度条件为25°C、45°C、60°C、75°C、90°C、105°C、50°C和100°C。
3:实验设备与材料清单:
设备包括红外光源、准直器、光学斩波器、HgCdTe光电探测器、前置放大器、锁相放大器、质量流量控制器(MFC)、加热带、T型热电偶温度计、气室、管道、风扇及数据处理计算机;材料包括高纯氮气(99.999%)和Halon 1301标准气体。
4:999%)和Halon 1301标准气体。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:在25°C和1个大气压下通过气室完成校准,先用氮气吹扫气室,再以恒定流速(1 SLM)通入标准气体。温度测试时使用加热带加热气体,由热电偶监测温度,采集不同温度下的数据并通过NDIR原理及补偿算法处理。
5:数据分析方法:
基于Johnson公式采用非线性拟合进行校准数据分析,应用斜率-偏置补偿法,通过多项式拟合与最小二乘法推导补偿方程,计算相对误差与绝对误差评估性能。
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mass flow controller
MFC
Control the flow rate of standard gas during experiments
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HgCdTe photodetector
Detect the infrared beam after absorption
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optical chopper
Modulate the infrared beam into a square wave
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lock-in amplifier
Improve the signal-to-noise ratio of the detected signals
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T type thermocouple thermometer
Monitor the gas temperature during heating experiments
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heating tape
Heat the gas to desired temperatures for testing
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