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半導體激光傳感技術實驗室 2013-05-10  信息來源: 本站

本實驗室建設于2008年,經煤礦安全技術國家工程研究中心、安全生產技術支撐體系國家級實驗室、瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室等資助,新建、改擴建設備19臺套,于2011年7月建設完成,總投資170萬元,實驗室面積125㎡,配備實驗人員7名,其中高級職稱1人,碩士以上學歷6人。
實驗室主要設備(含重要參數)包括:
AQ2200-136可調諧光源模塊:主要用于氣體近紅外吸收光譜(1480nm-1660nm)的測定。激光輸出波長精度為±100pm,輸出功率大于+7dBm(峰值功率)。
ExFo WA-7100光波長計:主要用于近紅外(1270nm-1680nm)高精度光波長測定。激光輸出波長精度為1pm。
LDC-3724B激光器驅動器:主要用于蝶形14腳封裝半導體激光二極管電流驅動及溫度控制。激光驅動電流輸出范圍為0-200mA/0-500mA,輸出功率精度為0.02%,溫度控制范圍為-100℃-+199℃,溫度控制精度為±0.1℃。
SR844鎖相放大器:主要是對交變信號進行相敏檢波的放大器。被測信號帶寬要求為25kHz到200MHz。
AQ6370 光譜分析儀用于近紅外光纖光譜信號分析,主要滿足信道間隔50GHZ(0.4nm)以上的DWDM傳輸系統的測試需求。該設備可以測量600—1700nm的波長,同時波長分辨率可以達到20pm,波長精度為20pm。
WJ354 高性能數字存儲示波器主要用于光電檢測技術信號的分析。該設備的測量帶寬為500MHz,有4個輸入通道,垂直分辨率為8位,取樣速率最大為2G/s, 內存長度可達到500kpts/CH。
KJ190-F測溫主機采用光纖拉曼散射檢測技術,主要用于快速準確檢測光纖溫度。該設備的溫度測量分辨率0.1℃,精度1℃,最大測量距離4km,溫度測量范圍-40~120℃。
實驗室技術水平:
隨著實驗室建設資金的到位,實驗室購置了高精度的光譜分析儀、可調諧的寬帶寬激光源、高精度的DFB激光器驅動儀器和鎖相放大儀器。實驗室能夠方便、快捷地進行光學氣體檢測技術的研究;本實驗室所搭建的光學氣體檢測平臺,能夠利用LABVIEW軟件進行可視化的分析和數據檢測和解析,該平臺達到了國內先進水平。
分布式光纖測溫平臺可應用于帶式輸送機火災監測的研究、高壓電力電氣設備的溫度檢測研究、電纜的溫度檢測研究以及煤礦井下采空區火災檢測研究等領域。該平臺已達到國際先進水平。
實驗室可以開展的實驗研究:
1)在光纖傳感氣體檢測領域,建立一套通用的、完善的、移植性好的氣體檢測實驗平臺:架構統一的激光器驅動與調制電路、光學前置放大電路和諧波檢測電路,數據采集電路和氣體濃度解析軟件,能夠開展對不同特征氣體的檢測研究。為光纖傳感氣體檢測技術的推廣、應用打下堅實的理論基礎和實驗基礎。
2)在將分布式光纖測溫技術應用于帶式輸送機火災監測的同時,將光纖測溫技術逐步開展到高壓電力電氣設備的溫度監測研究、電纜的溫度監測研究以及煤礦井下采空區火災監測研究等領域。
實驗室取得的成果:(含獲獎、專利、論文、行業及以上的標準等)
(1)“十一五”國家科技支撐計劃專題項目子課題“煤礦井下氣體檢測傳感技術研究”
1)應用激光氣體檢測技術,與美國STEVENS大學合作開發出了目前世界首臺低功率單臺式激光甲烷傳感器,經測試,各項性能指標均達到設計要求,較普通檢測手段,技術優勢明顯。
2)在與STEVENS大學合作的基礎上,自主研發了單點激光甲烷傳感器,通過測量氣室與參考氣室的的一體化設計,實現了具備自校正功能的激光甲烷傳感器,結合數字信號處理電路設計,使單點激光甲烷傳感器的檢測精度和穩定性得到了提高,并將逐步將該產品推向煤礦市場。
申請激光瓦斯檢測儀(ZL200820097900.2)專利1項。在核心期刊《工礦自動化》發表《激光器驅動與鎖相放大電路研究》論文一篇。
(2)“十一五”國家科技重大專項課題子課題“煤層氣輸送管網計量、安全監測關鍵技術及裝備研究”
1)在國內首次提出利用分布式光纖測溫技術解決采空區溫度監測,實現了采空區區域測溫,解決傳統的測溫方法在采空區內只能單點測溫的缺陷。
2)設計了適用于煤礦的感溫光纜,成功實現了對溫度變化的可靠監測。
3)通過實驗平臺系統模擬火災事故采集火災樣本數據。研究分析了各種傳統溫度預警算法;并利用采集的溫度數據,對傳統的火災預警算法的參數進行了設置;同時利用樣本數據訓練了神經網絡。將傳統火災預警算法提取的特征信號輸入到神經網絡中,得到了準確的火災報警輸出,避免了火災誤報問題。提出了托輥故障識別算法。
4)根據現場的實際需求,設計了相應的監測軟件。軟件具有界面操作簡易性、功能多樣性、配置可控性等優點。
5)本系統進行了系統產品性能試驗,包括熱傳導性能試驗、系統測溫誤差與定位試驗、系統巡檢響應時間測試試驗、以及系統的預警功能測試,驗證了溫度預警與定位功能。
(3)申請礦用不銹鋼膜內復合注塑防水箱體等專利4項。
 

 

 

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